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Reforzamiento Sísmico de la Infraestructura Educativa
I CONVERSATORIO SOBRE INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA
UNI-PUCP-SENCICO-INFES
Daniel QUIUNPontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)PRISMA Ingenieros Consultores SACLima, 26 de agosto de 2005
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Sismo de Lima: 24 mayo 1940,
M=8.2(VII-VIII MM)
EPICENTRO
LIMA
• 179 muertos.• 3500 heridos.• Daños en Escuela
Nacional de Agricultura (La Molina)
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Escuela Nacional de Agricultura: 24 mayo 1940
Desplome de Muros
(La Molina)
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Sismo de Lima: 17 octubre 1966
(Ms=7.5)
• 100 muertos.• Amáx = 269 gal
(Lima)
EPICENTRO
LIMA
HUACHO
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Colegio en Huacho: 17 octubre 1966
Fallas en Columnas
Esquemas
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Colegio en Lima: 17 octubre 1966Fallas en Columnas (1° Piso)Esquema
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Sismo de Chimbote: 31 mayo 1970(Ms=7.75)
• 70000 muertos.• 150000 heridos.• 6730 aulas
destruidas.• A máx = 105 gal
(Lima)
CHIMBOTE
CASMAHUARAZ
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Colegio en Casma: 31 mayo 1970
Techo totalmente desplomado
Techo caído sobre carpetas
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Colegio en Casma: 31 mayo 1970
Techo metálico flexible
Columna sin estribos de confinamiento adecuados
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Colegio 1 en Chimbote: 31 mayo 1970
Fachada longitudinal con columnas “largas”
Fachada longitudinal con columnas “cortas”
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Colegio 2 en Chimbote: 31 mayo 1970
Fachada longitudinal con columnas muy flexibles
Columna “corta” por tabiques altos a ambos lados
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Colegio en Huaraz: 31 mayo 1970
Dirección de pórticos colapsada, dirección de muros de albañilería sin daños.
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Sismo de Lima: 3 octubre 1974
(Ms=7.6)
• 78 muertos.• 2500 heridos.• Amáx =193 gal
(Lima)
EPICENTRO
LIMA
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Colegios en Lima: 3 octubre 1974
Fallas en Columnas
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U. Agraria en Lima: 3 octubre 1974
Fallas en Columnas (La Molina)
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Sismo de Nazca: 12 de noviembre 1996(Mw=7.5, Mb=6.5)
• 14 muertos.• 73,000 afectados• 91 C.E. afectados
(Informe del 1er. ministro al Congreso del 21/nov)
• Amáx = 7.5 gal (Lima)
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Efectos del sismo en Nazca: 12-nov-1996
Desplaz. Laterales excesivos provocaron columnas cortas
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Efectos del sismo en Palpa: 12-nov-1996
Muros con mayor ancho
Escuela antigua en Palpa sin daños
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Proyecto experimental SENCICO-PUCP (1999):
Reforzamiento edif. Existentes con columna
corta
A. San Bartolomé,
M. Durán, C. Rivera
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Proyecto SENCICO-PUCP (1999): Módulo 1 con col. corta en el simulador de sismos
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Proyecto SENCICO-PUCP: MÓDULO 1 Daños por corte se pudieron reproducir
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Proyecto SENCICO-PUCP: Módulo 2 con reforzamiento
resinaepóxica
Añadir ensanches de concreto armado en la zona de columna corta para incrementar la resistencia y lograr distribución uniforme de fuerzas cortantes entre todas las columnas del piso.
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Proyecto SENCICO-PUCP: Módulo 2
Técnica sencilla y rápida, con buen comportamiento
Sismo
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Proyecto SENCICO-PUCP: Módulo 2
Se logró reducir drásticamente los desplazamientos con muy pocas fisuras.
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Sismo del 23 de junio 2001 en Perú (Mw=8.4, Ms=7.9)
• 75 muertos.• 220,000 afectados en
Ayacucho, Arequipa, Moquegua, Tacna (surdel Perú) y Arica (nortede Chile).
EpicentroArequipa
MoqueguaTacna Arica
Ayacucho
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Sismo de 23 junio 2001- M8.4Estación CISMID-ACEL. MÁX.: 295.3 cm/s2≈0.3g
Acelerógrafo
AA.HH. San Francisco
Hotel “El Mirador”
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Efectos del sismo del 23-jun-2001• Arequipa: Escuela rural en Yarabamba
Col. corta
Pórticos flexibles Muros rígidos
sin daño
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Efectos del sismo del 23-jun-2001• Arequipa: Universidad Nacional San Agustín
“col corta” y falla en escalera debido a la poca rigidez lateral
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Efectos del sismo del 23-jun-2001• Moquegua
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Efectos del sismo del 23-jun-2001• Tacna
![Page 31: Reforzamiento Sísmico de la Infraestructura Educativa · debido a la poca rigidez lateral. Efectos del sismo del 23-jun-2001 ... • Diseñados y construidoscon la Norma de 1997](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020215/5b7802c97f8b9a47518e5299/html5/thumbnails/31.jpg)
Evolución de Normas sísmicas en Perú
• 1977: 1ra. norma moderna tras sismos 1966-1970-1974• 1997: Incremento de desplaz. calculados (R), reducción
de distorsiones admisibles, colegios declarados edif.esenciales, con un factor de importancia U=1.5
• 2003: correcciones a la Norma anterior.
Colegio de Nazca dañado en sismo de 1996 Mw 7.5
Direcciones flexibles produjeron col. cortas
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Tipología de edificios de aulas “antiguos”• Tienen 1 a 3 pisos, y 2, 3, o 4 aulas por piso• Dirección long. L: Pórticos flexibles de concreto• Dirección trans. T: Muros de albañilería portantes y
pórticos de concreto armado
Edif. Antiguos y nuevos Edif. antiguos
T L
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Alféizares de ventanas con
juntas sísmicas
Junio 2001: COLEGIOS NUEVOS SIN DAÑOS!
• Diseñados y construidos con la Norma de 1997
Columnas robustas en la
dirección longitudinal
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REPARACION Y REFUERZO• Norma 1997: edif. reforzados deberían tener el
mismo desempeño que uno nuevo.• Norma 2003: da posibilidad de usar “otros
criterios”.• Versión preliminar de la Norma 2003 se usó para
justificar los criterios usados en los proyectos post sismo 2001, con objetivos de desempeño menores que los básicos considerados por FEMA o ATC.
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OBJETIVOS DE DESEMPEÑO
• Objetivo elegido: Seguridad a la vida para sismo raro (Tr = 500 años).
• Para el sismo frecuente queda la duda de cómo será el desempeño
Desempeño
Sismo Funcional Seguridad a la vida
Frecuente K ?
Raro ☺
Nuevos muros portantes
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METODOLOGÍA DE REPARACIÓN Y REFUERZO
• Obtener información. • Estudio de Mec. Suelos.• Definir sistema de
reforzamiento estructural.• Análisis elástico del sistema
reforzado.• Control desplaz. lateral y
diseño de elementos para el sismo raro.
• Detallado estructural. • Presupuesto.
Inspección de campo
Planos originales
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ESTRATEGIA GENERAL DE REFORZAMIENTO
• Elementos existentes sin diseño sísmico ni ductilidad no se consideran en el análisis.
• Incrementar la resistencia a carga lateral y reducir la deriva para controlar las demandas de ductilidad en los elementos existentes.
• Colocar muros nuevos de concreto o albañilería confinada, combinada con pórticos robustos.
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PROYECTOS DE REFORZAMIENTO
vs. NORMA
• Usualmente, los proyectos de reforzamiento tuvieron derivas calculadas para el sismo raro algo menores que las establecidas por las Normas de 1997 y 2003.
MaterialEstructural
DerivaMáxima
calculada
Deriva Máximapermitida por la
Norma
Albañilería 0.004 0.005
ConcretoArmado
0.006 0.007
0.00
0.10
0.20
0.30
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0Period (sec.)
Seis
mic
Coe
ffic
ient
Masonry
Concrete
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REPARACIÓN Y REFUERZO DE COLEGIOS• Alrededor de 150 colegios en el sur del Perú han
sido evaluados, muchos ya reparados o reforzados.• En la UNSA, la mayoría de edificios ha sido
reforzado.
Nuevos muros y pórticos robustos
UNSA
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EDIF. EDUCATIVOS
DE 1 PISO
• Se incluyeron muros de albañilería confinada con vigas y columnas en la dirección longitudinal.
Antes del reforzamiento
Reforzamiento Proyectado
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EDIF. EDUCATIVOS
DE 2 A 4 PISOS.
Se incluyeron pórticos robustos: pequeños muros de concreto y vigas de acople en la dirección longitudinal.
Antes del reforzamiento
Reforzamiento Proyectado
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PLANTA TÍPICA DE EDIF. (2 a 4 pisos)• Dos pórticos robustos añadidos incluyendo
encamisado de las columnas existentes
Mur
o
Mur
o
Mur
o
Mur
o
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Vigas de acoplamiento
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Daños por sismos recientes en países vecinos
• Colegios en países similares se han dañado en sismos recientes moderados, por lo que se debe compartir la información para prevenir daños en nuestros países.
ECUADOR: Bahía de Caráquez 1998
COLOMBIA: Armenia 1999
VENEZUELA: Cariaco 1997
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CONCLUSIONES• Los proyectos de reparación y refuerzo post sismo junio
2001 se hicieron con recursos limitados. • Un refuerzo simple ejecutado es mejor que otros
mejores pero más costosos, y no ejecutados.• Los objetivos del reforzamiento fueron menores que los
básicos de FEMA o ATC. El desempeño usado fue el de asegurar la vida para el sismo de Tr = 500 años.
• La estrategia general del refuerzo fue incrementar la resistencia y rigidez.
Colegio Reforzado
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... CONCLUSIONES• En los proyectos de refuerzo
típicos, se añadieron muros estructurales (concreto o albañilería) con vigas robustas de acople.
• Muchos edif. antiguos con pórticos flexibles de concreto se dañaron.
• El sismo de 2001 no produjo daño en los edificios diseñados de acuerdo a la Norma de 1997.
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Conclusiones Finales• Se sugiere incrementar la rigidez lateral para evitar
daños en sismos moderados y que en sismos severos los daños sean reparables a costos aceptables.
• Es necesario desarrollar una metodología para refuerzo de edificaciones, factible en términos económicos y en condiciones de trabajo en los países en desarrollo.
Tacna 2005
• PUCP sitio web: http://www.pucp.edu.pe