comportamiento sísmico locales escolares
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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
Lima
g
a máx.:
0 10 20 30 40
1974
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
DAÑO MODERADO(Resguardo de la Vida)
DAÑO SEVERO(Cerca al Colapso)V
ΔΔΔΔΔ COMPLETO(Colapso)DAÑO LEVE
(Funcional)
ΔΔΔΔΔ
SIN DAÑO(Operacional)
Dt
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
Los edificios escolares peruanos
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
Los edificios escolares peruanos
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
Los edificios escolares peruanos
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
Los edificios escolares peruanos
Corte transversal (Edifício 780 pre NDSR 1997)Corte transversal (Edifício 780 pre NDSR-1997)
Los edificios escolares peruanos
El Colegio AntisísmicoEl Colegio AntisísmicoModelo INFES 780 Nuevo (> 1997)
Los edificios escolares peruanos
Configuración Estructural - Colegios Modernos Modelo INFES 780 NuevoModernos Modelo INFES 780 Nuevo
C2Típico C1 C2
70nada
p3.90
C10,9
8.00ga
0.3
0x0.
7
ñile
ría C
onfin
Viga0.25x0.45 C1
0,3Vi
g
Alba
ñ
C2
0,9
C2
Los edificios escolares peruanos
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)
Los edificios escolares peruanos
Distribución por material predominante en el sistema estructural y por regiones sísmicas
Piedra con barro, cal, cemento
4%
Eternit fibra de ConcretoEsteras, Cartón o plásticos
1%Otros
1%
Quincha o caña con barro1%
4%
CºAº y Albañilería (Unidades de arcilla
o bloques de concreto) 37%
Madera8%
37%
Adobe o tapiaAdobe o tapia48%
Fuente: Ministerio de EducaciónInforme Ejecutivo 1998-2003Locales escolares públicos a nivel nacional: 41 425
Los edificios escolares peruanos
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 %
Los edificios escolares peruanos
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
Desempeño observado en los últimos 60 años
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 Sismorresistente
Desempeño observado en los últimos 60 años años
Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería
Fallas en columnasFallas en columnas
Columna Corta del C.E. Antonia Moreno de Cáceres – Ica
¿ EQUILIBRIO ?
Desempeño observado en los últimos 60 años
Desempeño Sismorresistente
Desempeño observado en los últimos 60 años
Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería
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
Desempeño Sismorresistente
Desempeño observado en los últimos 60 años Desempeño observado en los últimos 60 años
Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería
Falla tipo Cizallamiento en Muro TransversalFalla tipo Cizallamiento en Muro Transversal
C.E. Escuela de Aplicación -Choccñopampa
Esquema de acciones internas
Desempeño observado en los últimos 60 años
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 observado en los últimos 60 años Desempeño observado en los últimos 60 años
Desempeño Sismorresistente
pp
Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería
Falla en muros de Relleno de Pórticos
Nudo afectado
Esquema de acciones internasUniversidad Jorge Basadre
Grohmann - Tacna
Aplastamiento de la albañilería
Desempeño observado en los últimos 60 años
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 observado en los últimos 60 años
Desempeño Sismorresistente
p
Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería
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>
X
Sa X-X
ESTRUCTURACIÓN ADECUADA EN Y-Y
0 005h0.005h
Z
XY
S a Y Y
XY
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)
5.00
/SD
77
3 00
4.00
SD97
2.00
3.00
1.00
0.000.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
DESP-97 / 03 = 3 * DESP-77
Como Reforzar ?
SISMO
Protección por Protección por control de
deformaciones
ESTRUCTURA ORIGINAL
SISMOSISMO
ESTRUCTURA REFORZADA
VARIAS
ALTERNATIVAS ALTERNATIVAS
DE
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,
o
•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: Enfundar Columnas
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
Reforzamiento Mínimo
PLACAS UNIDAS A VIGAS EXISTENTESPLACAS 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 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
0.30
2.00
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 .075 (Min)
Junta 0.15m
176176
524
261 ton
524
261 ton
11661166
a = 0.05g a = 0.23g
A l i El t N Aceleraciones en Elementos No Estructurales
2.25 2.25
1 50
1.75
2.00
1 50
1.75
2.00
1.00
1.25
1.50
erío
do (s
eg)
1.00
1.25
1.50
Perí
odo
(seg
)
0.50
0.75
P
0.50
0.75
P
0.00
0.25
1 2
Est. Reforzada0.00
0.25
1 2
Est. Reforzada
Período Fundamental X-X Período Fundamental Y-Y
Pabellón C-ISismo XX
Pabellón C-ISismo YY
25
30
25
30
20
m)
20
m)
10
15
Altu
ra (m
10
15
Altu
ra (m
5 5
00 5 10 15 20
Desplazamiento (cm)
00 5 10 15 20 25
Desplazamiento (cm)
Estructura sin reforzarEstructura Reforzada
20.00 20.00
15.00
17.50
m)
15.00
17.50
m)
10.00
12.50
plaz
amie
nto
(cm
10.00
12.50
plaz
amie
nto
(cm
2 50
5.00
7.50
Des
p
2 50
5.00
7.50
Des
p
0.00
2.50
1 2
Est. Reforzada0.00
2.50
1 2
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
Incorporación de muros Incorporación de muros acoplados (TR – CAL – 1)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
I t ió l d Intervención general de columnas (TR – CAL – 2)( )
Intervención general de 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)columnas (Objetivo de reforzamiento mejorados G – 3).
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención complementario e intervención de columnas (TR – CAL – 3)( )
Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
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
Pórtico Sísmico Complementario
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de un piso (TR – CAL – 4)
119 107 864 52 31
A
Viga Transversal
A
AULA AULA AULA AULA AULAMuros existentesde alb. confinada
B
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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" [email protected], [email protected], Rsto @.25
4Ø1/2" Ø1/4" [email protected], [email protected],
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones 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)
119 107 864 52 31
A
AULA AULA AULA AULA AULA
Muros existentesde alb. confinada
B
C
Viga Transversal
Nuevos murosde albañilería
Proyeccion delcorredor
C
Planta típica de un edificio de dos pisos reforzado mediante el cerramiento de vanos con muros de albañilería
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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" [email protected], [email protected],
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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)
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)
97 864 52 31 97 864 52 31
A
AULA AULA AULA AULA
Muros de albañileríaconfinada
B
Adicionan de aletas a lascolumnas existentes
Viga Transversal
Proyeccion delcorredor
C
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
Colocación de aletas de concreto armado (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 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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
A
M i t t
AULA AULA AULA AULA
Relleno parcial con muro de Viga Transversal
Muros existentes de albañilería confinada
B
albañilería
P i d lC
Proyeccion delcorredor
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
Relleno parcial de paños con muros de albañilería (TR – CAL – 7)2 pasadores de Ø1/2"anclados a la viga existente
A A
Columna deconfinamiento Vaciar contra
el parapeto
Nuevo murete deladrillo de cabeza
2 pasadores
4Ø3/8"Ø1/4"[email protected],[email protected],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)
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)
Observaciones de campo
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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 ?lateral ?
Desempeño Sismorresistente
Modelo de AnálisisModelo de Análisis
Desempeño Sismorresistente
Modelo ElásticoModelo de Análisis
TY = 0 12 sTY = 0,12 s
Desempeño Sismorresistente
Modelo Elástico
Modelo de Análisis
TX = 0 22 sTX = 0,22 s
Desempeño Sismorresistente
Modelo de Análisis
Modelo InelásticoModelo Inelástico
ν= 0.15
f’c= 210 Kg/cm2.
Ec=2x106 Ton/m2
Características de los materiales
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
recubrimientorecubrimiento.
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 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.
Desempeño Sismorresistente
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
Desempeño Sismorresistente
Modelo para Secciones
+M
M-MDiagrama Momento - CurvaturaDiagrama Momento Curvatura
Desempeño Sismorresistente
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
Desempeño Sismorresistente
Curvas fuerzas desplazamiento para los edificios
Edificio Antiguo
Curvas fuerzas desplazamiento para los edificios seleccionados
VBASEEdificio Antiguo
ΔFE = 2.7 cm ΔP = 12.6cm
Tn)
a ba
se (T
ante
en
la
VFE = 73tonΔFE = 2.7cm
VC = 112.3 tonΔC = 15.3cm
V1 = 51.4 tonΔ1 = 1.68 cm
Cor
ta
ΔAZOTEADesplazamiento en la azotea (cm)
Valores de fuerza cortante característicos para
Desempeño Sismorresistente
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
Desempeño Sismorresistente
Respuesta EstructuralVBASE
ΔFE 1 1 cm ΔP 15 1
Edificio ModernoΔFE = 1,1 cm ΔP = 15.1cm
(Tn)
Sismo raro
n la
bas
e
Sismo ocasional
Sismo muy raro
orta
nte
en
cion
al
cion
al
uard
ovi
da
caal
apso
apso
Co
Func
Ope
ra
Res
g ude
la
Cer
cC
ola
Col
a
ΔAZOTEADesplazamiento en la azotea (cm)
R t E t t l
Desempeño Sismorresistente
Edificio Antiguo
Respuesta EstructuralVBASE
ΔFE 2 7 cm ΔP 12 6ΔFE = 2.7 cm ΔP = 12.6cm
(Tn)
n la
bas
e
Sismo ocasional
orta
nte
en
cion
al
cion
al
uard
ovi
da
ca a
l ap
so
apso
Co
Func
Ope
ra
Res
g ude
la
Cer
cC
ola
Col
a
ΔAZOTEADesplazamiento en la azotea (cm)
Desempeño Sismorresistente
Desempeño Sismorresistente
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
Desempeño Sismorresistente
Desempeño Sismorresistente Esperado
Edificio Antiguo
Operacional Funcional Resguardo de la Vida
g
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