FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
MONOGRAFÍA “CONSTRUCCION CIVIL ANTISISMICA”
AUTORES GONZALES RAMOS, Luis MINAYA ESPINOZA, Aaron RODRIGUEZ ÑOPE, Yessica SOLANO MEJIA, Juan Carlos
ASESORA MG. NATHALÍ PANTIGOSO LEYTHON
HUARAZ – PERÚ 2015
I.
INTRODUCCIÓN
La presente monografía titulada “Construcción Civil Antisísmica”, ha sido realizada para el área curricular de Redacción Universitaria y Cátedra Vallejo, cumpliendo con los parámetros de investigación formativa de la Universidad César Vallejo. Los terremotos son el mayor peligro en nuestro país, es por eso que el desarrollo de las construcciones antisísmicas se vuelve tan necesario. En el Perú, este tipo de construcciones tiene un amplio desarrollo sobre todo en el área urbana, sin embargo en las zonas rurales no esta tan desarrollado, por lo cual el estado debería intervenir y ser más exigente en cuanto a las construcciones. En el proceso de nuestras indagaciones hemos hallado un antecedentes directo sobre el tema abordado: El 2007, Ing. Víctor Antonio Zelaya Jara, en su estudio titulado “Estudio sobre Diseño Sísmico en Construcciones de Adobe y su Incidencia en la Reducción de Desastres”, llegó a la siguiente conclusión: Se observa que las viviendas en su mayor dimensión, están propensas a sufrir serias consecuencias si no se toman las medidas del caso. La aplicación de este tipo de estudios permitiría, atenuar parte de la problemática de las viviendas en el país El objetivo general que orientó
nuestra investigación fue
recopilar las
técnicas constructivas, normativas para la construcción, diseños sísmicos. Siendo nuestro primer objetivo específico recoger la información teórica respecto a la construcción civil antisísmica; y por último, tratar el aspecto técnico constructivo antisísmico. Creemos que nuestro trabajo es un aporte a la sistematización teórica acerca de la construcción antisísmica que permitirá un conocimiento de su normativa, diseño, proceso y aplicaciones.
ÍNDICE I 1
CAPÍTULO I: LA CONSTRUCCION CIVIL Definición……………………………………………………………………………
2
……………………………….. Necesidades
de
construcción………………………………………………………………………… ……… 1 Peligros naturales…………………………………………………………………… 2
……………….. Construcción
de
una
vivienda
segura……………………………………………………….
II
CAPÍTULO II: TECNICAS CONSTRUCTIVAS ANTISISMICAS 2.1.
Principales
objetivos…………………………………………………………………………………… ……… 2.2.
Sistemas
de
protección………………………………………………………………………………… ……. 2.3.
Normativa
nacional
antisísmica
en
materia
de
construcción……………………………….. 2.3.1. Norma antisísmica. Razón y objetivo 2.3.2. Diseño Sísmico de Edificios 2.3.3. Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales 2.4. Ley general de urbanismo y construcción 2.5. Proyecciones de la norma antisísmica en Perú III
CONCLUSIONES………………………………………………………………………
IV
……………………………….. ANEXOS………………………………………………………………………………
V
…………………………………… BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………… ……………………………….
CAPITULO I: LA CONSTRUCCION CIVIL 1.1.-DEFINICION. “La construcción civil es un área que engloba a los profesionales destinado a planificar y levantar infraestructuras, tomando en cuenta las estrictas y rigurosas normas de control de calidad al país que pertenezca. La construcción cumple un importante rol en el desarrollo de un país, tanto cultural y económicamente, a través de la construcción se satisface necesidades de infraestructura de la mayoría de las actividades económicas y sociales de un país. La construcción se divide en dos grandes grupos: diseño y construcción; que mantiene ocupado a un gran grupo de profesionales como pueden ser: arquitectos, ingenieros civiles, ingenieros en construcción y constructores civiles. Ejemplo: En la construcción de una casa, el arquitecto diseña la obra, el ingeniero civil calcula las medidas y efectúa la evaluación necesaria, y el constructor civil la edifica siendo este último quien pasa mayor tiempo en el área de construcción”. 1 1.2.- NECESIDADES DE CONSTRUCCION.- “Las necesidades constructivas surgen en base a varios factores”2: 1.2.1.-PELIGROS NATURALES: 1 A.BECCHE, M.Corradi (2004) “Historia de la Construcción”: ¨Perspectivas de investigación en Europa¨. 2 ADDIS.BUILDING, Bill (2007) ¨ 3000 años de Ingeniería de Diseño y Construcción¨. E.E. U.U.: E. Phaidon.
Se refieren a los sismos principalmente ya que son desastres naturales causados por acción de vulcanismos que genera ondas sísmicas que al pasar por un punto de la superficie terrestre desencadenan oscilación en el suelo destruyendo viviendas construidas sin una prevención antisísmica. 1.3.2. CONSTRUCCION DE UNA VIVIENDA SEGURA: Es otra de las necesidades humanas que se exige estrictamente al momento de construir una infraestructura, la seguridad en una vivienda es muy importante. CAPITULO II:
TECNICAS CONSTRUCTIVAS ANTISISMICAS
2.1. DEFINICION Según PIZZO3: La ingeniería sismo resistente tiene como objetivo principal de esta disciplina fue, desde su origen, evitar el colapso de las construcciones sometidas a terremotos, para proteger la vida humana. Pero en las últimas dos décadas, el avance científico y tecnológico permitió ampliar este criterio e incluir objetivos adicionales que apuntan a mejorar el desempeño de las estructuras. Se trata de que a la estructura tradicional (de hormigón armado, acero, mampostería, etc.) se le sumen amortiguadores, resortes y elementos flexibles en la base para reducir la cantidad de energía que el sismo le trasmite al edificio. En todos los casos se alcanza una reducción significativa de la vibración del edificio, protegiendo a la vez los elementos estructurales convencionales, como las vigas y las columnas. Los ingenieros civiles especializados en este tema esperan que sus resultados puedan aplicarse en nuevas construcciones, pero también en edificios 3 PIZZO, Antonio (2010).”Las técnicas constructivas de la arquitectura pública de Augusta Emerita”. España: CSIC.
existentes que necesitan ser reforzados, pero siempre teniendo en cuenta la realidad regional, que tiene criterios de factibilidad constructiva y económica propios, a los efectos de asegurar su aplicación práctica. Los edificios construidos en los 70 o antes no cumplen con los criterios de seguridad sismo resistente actuales y que deben ser evaluados y reforzados o reparados para asegurar una respuesta adecuada ante un temblor severo. “La tarea de rehabilitación es normalmente más compleja que la de diseñar una estructura nueva”, reconocen los ingenieros. La
construcción
infraestructuras
antisísmica construidas
comprende para
soportar
todas
las
edificaciones
movimientos
sísmicos
e sin
desplomarse. Los materiales de construcción más utilizados son el hormigón, el acero y la madera. Se intenta que los daños sean los menos posibles para no tener que demoler el edificio después del seísmo.
En zonas como Japón con terremotos anuales de hasta 9 grados en la escala de Richter la construcción antisísmica es de lo más avanzado. A través de la arquitectura antisísmica se estudia el diseño sismo resistente para construir un edificio resistente y no rígido, conceptos que se confunden con frecuencia. Una máxima de la arquitectura antisísmica japonesa señala que cuanto mayor sea la base del edificio más resistente y seguro será este. Además los edificios deben ser simétricos y elásticos ya que absorberán mejor las vibraciones del suelo. Las medianeras de los bloques deben estar separadas. En los edificios de escasa altura o donde los terremotos son más suaves las estructuras pueden ser más rígidas con muros gruesos de hormigón. Principales objetivos: Los principales objetivos de la ingeniería sísmica son:
Entender la interacción entre los edificios y la infraestructura pública con el subsuelo.
Prever las potenciales consecuencias de fuertes terremotos en áreas urbanas y sus efectos en la infraestructura.
Diseñar, construir y mantener estructuras que resistan a la exposición de
un
terremoto,
más
allá
de
las
expectaciones
y
en
total
necesita
ser
cumplimiento de los reglamentos de construcción.
Una
estructura
apropiadamente
diseñada
no
extraordinariamente fuerte o cara. Las más poderosas y costosas herramientas para la ingeniería sísmica son las tecnologías de control de la vibración y en particular, el aislamiento de la base o cimentación.
2.2. Sistema de protección: “La energía que recibe una estructura durante un terremoto puede ser soportada de tres maneras diferentes”4:
Por resistencia: Consiste en dimensionar los elementos estructurales de tal modo que tengan suficiente resistencia como para soportar las cargas
sísmicas
sin
romperse.
Éste
método
requiere
unas
sobredimensiones bastante importantes de los elementos estructurales y tiene algunos riesgos de rotura frágil.
Por ductilidad: Consiste en dimensionar los elementos de tal manera que parte de la energía del sismo sea disipada por deformaciones plásticas de los propios elementos estructurales. Esto implica que la estructura recibirá daños en caso de sismo, pero sin llegar a colapsar. Reduce el riesgo de rotura frágil y la dimensión necesaria de los elementos estructurales es bastante menor.
Por disipación: Consiste en introducir en la estructura elementos cuyo fin es disipar la energía recibida durante un terremoto, y que no tienen una función resistente durante el resto de la vida normal del edificio. Existen principalmente tres tipos de sistemas de disipación:
4 Disponible en: http://www.pnud.org.pe/data/publicacion/VNU_GUIA_CONSTRUCCION.pdf
Aislamiento sísmico: Se conoce así a la técnica de desacoplar el edificio del suelo. La energía proveniente del terremoto no penetra en el edificio ya que éste está aislado del suelo.
Elementos de disipación pasiva: Son técnicas que permiten dar un amortiguamiento suplementario
mediante
elementos
que
absorben la energía del terremoto, evitando que ésta dañe al edificio. Estos elementos llamados amortiguadores pueden ser de muy distinta forma: de aceite, de metal, visco-elásticos, viscosos. En algunos casos los amortiguadores tienen que ser sustituidos tras un impacto sísmico.
Elementos de disipación activa: Son elementos que absorben la energía por desplazamiento de elementos preparados para ello. Sería el caso del amortiguador del Taipéi 101 que realiza un desplazamiento para absorber la energía del viento sobre la estructura o el sismo.
“Un mismo edificio puede mezclar varias técnicas para soportar un sismo. La capacidad final de un edificio bien planteado de soportar energía sísmica es la suma de las energías que puede soportar cada uno de los apartados anteriores.”
5
2.3. Normativa nacional antisísmica en materia de construcción:
2.3.1. Norma antisísmica, Razón y objetivo:
El Instituto de Construcción y Gerencia nos hace mención que: “La normativa empleada en referencia a construcciones antisísmicas se desarrolla con la finalidad de establecer condiciones mínimas para que las edificaciones diseñadas según sus requerimientos tengan un comportamiento sísmico 5 ADDIS.BUILDING, Bill (2007) ¨ 3000 años de Ingeniería de Diseño y Construcción¨. E.E. U.U.: E. Phaidon.
acorde, dichas especificaciones se aplican a todas las edificaciones nuevas, a la evaluación y reforzamiento de las existentes y a la reparación de las que resultaran dañadas por la acción de los sismos.” 6
Cabe destacar cuales son los objetivos que persigue la ingeniería antisísmica en cuanto al diseño de las edificaciones, esto es, que las construcciones no sufran daños de ninguna especie dentro de su vida útil (que se estima entre los 50 y 70 años) durante los eventos sísmicos. Por otro lado se entiende que ante movimientos sísmicos de gran intensidad, la obra puede sufrir daños, inclusive llegar al punto de la demolición posterior, siempre y cuando resista al colapso estructural inmediato. La razón de esta última posición se debe al elevado costo que traería la inhibición de daños ante sismos de intensidad elevada y la baja probabilidad de su ocurrencia dentro de la vida útil de la edificación.
Nuestra normativa antisísmica sigue, a grandes rasgos, los mismos objetivos que persiguen en el derecho comparado, este varía desde la capacidad de resistir un sismo sin ningún daño relevante, a la capacidad de resistir el colapso ante sismos de gran magnitud, aun cuando para lograr dicho objetivo, en el futuro la edificación quede inútil para su uso predeterminado. Asimismo lo señala la normativa técnica nacional, en el caso de la norma técnica E.0.30, quien hace referencia a las especificaciones respecto a un diseño sismo resistente.
2.3.2. Aspectos Generales: El artículo 8 de la normativa de construcción y gerencia hace mención, que :”toda edificación y cada una de sus partes serán diseñadas y construidas para resistir las solicitaciones sísmicas determinadas en la forma prescrita en esta norma”7.
6
Deberá considerarse el posible efecto de los elementos estructurales en el comportamiento sísmico de la estructura, el análisis, el detallado del refuerzo y
anclaje
deberá
hacerse
acorde
con
dichas
consideraciones.
El
comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando se observan las siguientes condiciones:
-
Simetría, tanto en la distribución de masas como en las rigideces.
-
Peso mínimo, especialmente en los pisos altos.
-
Selección y uso adecuado de los materiales de construcción.
-
Resistencia adecuada.
-
Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación.
-
Deformación limitada.
-
Consideraciones de las condiciones locales.
-
Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa.
2.3.3. Diseño Sísmico de Estructuras:
El articulo 12 hace mención a los sistemas estructurales, 8estos se clasificaran según los materiales usados y el sistema de estructuración sismo resistente, según la clasificación que se realice de una edificación se usara un coeficiente de reducción de fuerza sísmica, para el diseño por resistencia ultima las fuerzas sísmicas internas deben combinarse con factores de cargas unitarios. “Existen dos conceptos que son la base de la ingeniería antisísmica y que se deben observar en conjunto para determinar el diseño sísmico de las edificaciones. Estos son por un lado la resistencia lateral y por otro está la ductilidad. La resistencia lateral es la capacidad resistente horizontal que desarrolla una estructura antes de colapsar y la ductilidad manifiesta la 7 8
capacidad que tiene una estructura de absorber y luego dispar la energía, antes de colapsar. Por un lado se estudia la capacidad de la estructura de soportar fuerzas externas, como la del viento o la de un sismo y por el otro lado el estudio se refiere a las aptitudes de la obra de recibir la energía que implica un movimiento de dichas características y luego distribuir o eliminar dicha energía para que esta no haga sucumbir la edificación” 9.
2.4. Reglamento Nacional de Edificaciones:
Este texto legal se publicó como D.S.N° 001-2010-VIVIENDA del 14 de enero del 2010, aun cuando la ley ya existía con varios años de anticipación, dicho reglamente se compone por de 5 títulos y de artículos transitorios. De acuerdo a lo estudiado en referencia a la reglamentación, se tiene: En caso de los constructores estos serán responsables “por fallas errores o defectos
en
la
construcción,
incluyendo
las
obras
ejecutadas
por
subcontratistas y el uso de materiales e insumos defectuosos, sin perjuicio de las acciones legales que pueden interponer a su vez en contra de los proveedores, fabricantes y subcontratistas”10
Si tanto proyectistas como constructores actúan a nombre de una persona jurídica, esta será solidariamente responsable de los daños y perjuicios de su obrar errático.
Se presenta las normativas que se debe tener en cuenta estas son:
-
RNE 01: Elementos no estructurales utilizados en la construcción.
9 A.BECCHE, M.Corradi (2004) “Historia de la Construcción”: ¨Perspectivas de investigación en Europa¨. 10 A.BECCHE, M.Corradi (2004) “Historia de la Construcción”: ¨Perspectivas de investigación en Europa¨.
-
RNE 02: Intervención estructural en edificios patrimoniales de tierra.
-
RNE 03: Edificaciones estratégicas de servicio comunitario.
-
RNE 04: Proyectos de Ingeniería estructural.
-
RNE 05: Empujes de Suelos sobre Subterráneos.
-
RNE 06: Norma para Ascensores.
-
RNE 07: Diseño estructural para edificios en zonas inundables por Tsunami.
El 15 de Agosto del año 2007 entraron en vigencia los Decretos del RNE que creó el Reglamento que establece el Diseño Sísmico de Edificios, el reglamento que crea establece el Diseño Sísmico de Edificios, ha sido trazado para utilizarse en conjunto con la NCh 433. Esta modificación a la norma busca subsanar problemáticas que se hicieron visibles con posterioridad al gran terremoto del 15 de Agosto del año 2007, en primer lugar se determinó una nueva clasificación de tipos de suelo de fundación, ello debido a que de acuerdo a la velocidad de onda del corte de suelo, se interiorizó que la incorporación de una quinta clasificación pudiese dar más precisión en torno a que diseño sísmico es más apropiado. También agrega algunas condiciones para el diseño de las modelaciones de las estructuras.
En su artículo final11, este decreto señala que en todo requerimiento que haga la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción a la NCh 433, se entenderá que también se refiere al Decreto N° 117 En su artículo quinto advierte que existen determinados tipos de suelo de fundación que requerirán un estudio especial para establecer un espectro de diseño local. Estos son:
11
•Los que son potencialmente licuables (entendiéndose por tales arenas, limos, arenas limosas, saturados, con Índice de Penetración Estándar N menor que 20)
• Los susceptibles de densificación por vibración
Estos dos tipos de suelo ya habían sido excluidos de la tabla 4.3 de la NCH 433, indicando que requerirían de un estudio especial, pero el Decreto suma una excepción más:
•
Los suelos clasificados como tipos IV y V, o que no sean clasificables de
acuerdo a la tabla que entrega el artículo 7 del presente decreto.
El artículo 712 del decreto presenta una tabla con una nueva clasificación de tipos de suelo de fundación, que se suma a la que entrega la norma técnica de diseño sísmico de edificios, incluyendo un quinto tipo de suelo:
12
CONCLUSIONES
La construcción civil tiene la finalidad de planificar y ejecutar construcciones tomando en cuenta las estrictas y rigurosas normativas. Cumple un importante rol en el desarrollo del país tanto cultural y económicamente, ya que su mayor importancia es el bienestar de la sociedad, de ahí la necesidad de construir una vivienda segura ya que
hay muchos factores que intervienen en la construcción. El objetivo de la ingeniería sismo resistente es evitar el colapso de las construcciones
sometidas
a
terremotos,
trata
que
la
estructura
tradicional se le sume amortiguadores, resortes, etc. Para reducir la
cantidad de energía que el sismo transmite al edificios. Hay ingenieros civiles especializados en este tema que esperan que sus resultados puedan aplicarse en nuevas construcciones. El artículo 4.1.1 letra a) en diseño sísmico de estructura e instalación industriales tiene la finalidad de evitar todo tipo de colapso en la estructura y también proteger al medio ambiente.
BIBLIOGRAFÍA: 1. A.BECCHE, M.Corradi (2004) “Historia de la Construcción”: ¨Perspectivas de investigación en Europa¨. 2. ADDIS.BUILDING, Bill (2007) ¨ 3000 años de Ingeniería de Diseño y Construcción¨. E.E. U.U.: E. Phaidon. 3. Diccionario enciclopédico Lexus (1997).¨Definiciones¨ .Perú: Color 4. PIZZO, Antonio (2010).”Las técnicas constructivas de la arquitectura pública de Augusta Emerita”. España: CSIC. 5. PROGRAMA QHAPAQ ÑAN (2002). ¨manual de técnicas constructivas tradicionales del poblado histórico¨ .Perú: INC.
WEBGRAFÍA: Disponible en: 4. http://www.pnud.org.pe/data/publicacion/VNU_GUIA_CONSTRUCCION.pdf Disponible en: 5.
http://www.proyectometro.df.gob.mx/pdf/PMDF-14-F-I/NORMAS-
CONCRETO.pdf Disponible en: 6.
http://civil.frba.utn.edu.ar/Materias/tecnologiadelaconstruccion/tecnicas-
constructivas.pdf Disponible en: 7. http://www.guillenderohan.com/EXPOGRII/memoriacasonas/Constructivas.pdf Disponible en: 8. http://ingenieriasismicaylaconstruccioncivil.blogspot.com/2011/04/tecnicasavanzadas-de-diseno-sismo.html Disponible en: 9. http://www.fadepestructuras.com.ar/03sistema/Fadep%20Estructuras.pdf Disponible en: 10. http://www.arqhys.com/contenidos/constructivas-tecnicas.htm Disponible en: 11. http://www.planning.org/planificacion/6/1.htm
