Reforzamiento Incremental en Edificaciones Escolares Tipo 780

Construidas Antes de 1997

Índice

1. Introducción

1.1. Antecedentes 1.1. Objetivo 1.2. Metodología de trabajo1.3. Organización del documento

2. Determinación de los Objetivos de Desempeño

2.1. Revisión de Normas de Rehabilitación Sísmica Incremental2.2. Evaluación del desempeño del Local Escolar por métodos empíricos y aproximados usando datos de Proyectos de Reforzamiento ya realizados 2.3. Revisión de técnicas de reforzamiento que pueden ser aplicadas en el Local Escolar2.4. Determinación de los objetivos de desempeño para el Local Escolar reforzado.

3. Evaluación de Diferentes Técnicas de Reforzamiento para el Local Escolar

3.1. Investigación sobre Proyectos de Reforzamiento desarrollados en los últimos años en el Perú bajo el Programa de Colegio Emblemático del Ministerio de Rehabilitación3.2. Revisión de las investigaciones acerca del desempeño sísmico de colegios existentes3.3. Revisión de reforzamiento incremental en otros países3.4. Selección de 3 técnicas de reforzamiento mediante procedimientos simplificados de evaluación

4. Selección de la Técnica apropiada de Reforzamiento

4.1. Estimación del desempeño sísmico de las 3 técnicas de reforzamiento 4.2. Selección de la apropiada técnica de reforzamiento usando representativos índices. Se propondrá dos etapas de intervención.

5. Calibración de los modelos numéricos basados en resultados experimentales

5.1. Análisis del modelo numérico del Local Escolar5.2. Calibración del modelo numérico de la muestra y el Local Escolar usando resultados del ensayo cíclico a escala.5.3. Análisis del modelo numérico del Local Escolar reforzado

5.4. Validación del Local Escolar Reforzado de acuerdo a los objetivos de desempeño5.5. Discusión de los resultados para la validación de la técnica de rehabilitación propuesta Edificio 780 pre NDSR-1997:

Son edificios escolares, construidos entre 1980 y 1990, destinados a aulas, administrativos y laboratorios. Consisten en estructuras rectangulares de concreto armado y albañilería de uno a dos niveles y 2 a 5 aulas por pisos, cuyas aulas típicas son cuadradas con lado 7.80m aproximadamente.

El problema radica en que cuando se construyeron no se contaba con conceptos sismorresistentes modernos, además los desplazamientos esperados según NDSR-1977 no eran los correctos y eso se observo en el Sismo de Nasca en 1996. Luego de ver los daños producidos en los edificios escolares, se decidió modificar el Reglamento y se publico la nueva NDSR en 1997. A partir de esa Norma se elaboraron los modelos para los edificios escolares tipo 780 actuales.

Figura 2.1: Centro Educativo Casimiro Cuadros Figura 2.2: Centro Educativo Casimiro Cuadros – Arequipa. Foto: Ing. Fierro – Arequipa. Foto: Ing. Fierro

El sistema estructural en el sentido longitudinal consiste en dos pórticos con columnas y vigas de pequeñas dimensiones, y en el sentido transversal muros de albañilería confinada y pórticos. Los techos son losas aligeradas unidireccionales de 0.20m con paños de aproximadamente 4m. Este edificio ha sufrido importantes daños en los pasados sismos debido la gran flexibilidad en el eje longitudinal lo que produjo el problema de columna corta.

olumna corta.Fallas en columnasLa figura 3.7 muestra la fachada de un edificio educativo, en la que se observa elpórtico longitudinal y los tabiques de relleno que sirven de alfeizar en las ventanas.

Figura 3.7: Centro Educativo Casimiro Cuadros – ArequipaFoto: Ing. Fierro

Para identificar los principales sistemas estructurales se acudió al Instituto Nacional deInfraestructura Educativa y Salud (INFES). Se recopiló información respecto a laarquitectura y estructura de las edificaciones educativas peruanas y se identificaron 5sistemas estructurales como los más representativos en número.

Con la finalidad de implementar la Rehabilitación Sísmica Incremental en Locales Escolares, se ha revisado proyectos de rehabilitación en donde ya se ha usado la metodología de incrementos, dichos proyectos son las Escuelas Públicas de Seattle.

Determinación de los objetivos de desempeño

El proyecto y la construcción de edificaciones deberán desarrollarse con la finalidad de garantizar un comportamiento que haga posible: (a) Resistir sismos leves sin daño, (b) Resistir sismos moderados considerando la posibilidad de daños estructurales leves, (c) Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes, evitando el colapso de la edificación.

Se definen los tres niveles de sismo: Sismo de Servicio (SE): Sismo con 50% de probabilidad de ser excedido en un periodo de 50 años. Sismo de Diseño (DE): Sismo con 10% de probabilidad de ser excedido en un periodo de 50 años. Sismo Máximo (ME): Máximo nivel de sismo esperado dentro del marco geológico conocido, con 5% de probabilidad de ser excedido en un periodo de 50 años.

Niveles de Desempeño Sismorresistente

Los niveles de desempeño de una edificación se definen por el grado de daño que alcance por efecto de los sismos, tanto en el sistema estructural como en lascomponentes no estructurales. En este trabajo solo consideraremos el daño en elsistema estructural.Los niveles de desempeño estructural se definen usando la curva fuerzadesplazamiento lateral de la edificación. Esta curva se obtiene de un ensayo dedesplazamiento incremental y suele denominarse Curva de capacidad. (Figura 3.31)Figura 3.31: Ensayo y Curva de Capacidad

Consideraremos los siguientes cinco niveles de desempeño en orden creciente dedaño: Operacional, Funcional, Resguardo de la vida, Cerca al colapso y Colapso.Cada nivel de desempeño se asocia a un sector definido de la curva de capacidad dela estructura. La figura 3.32 muestra la propuesta del SEAOC que se emplea en estetrabajo, donde el nivel operacional corresponde a la fase elástica y los demás nivelesa fracciones del desplazamiento inelástico.Figura 3.32: Sectorización de la Curva de Capacidad

Objetivos de DesempeñoLos objetivos de desempeño quedan representados por una tabla de doble entrada llamada matriz de desempeño. Las filas corresponden a los niveles de peligro sísmicoy las columnas a los niveles de comportamiento deseado.Cada casillero de la matriz corresponde a un objetivo de desempeño. En este trabajolos objetivos mínimos corresponden a la diagonal en la matriz (figura 3.33), loscasilleros por debajo de la diagonal tienen un comportamiento aceptable y loscasilleros por encima corresponden a un comportamiento no deseado.Figura 3.33: Matriz de Desempeño Esperado