REFORZAMIENTO DE
EDIFICACIONES DE CENTROS
EDUCATIVOS
Antonio Blanco Blasco
Profesor Principal
Departamento de Ingeniería
Pontificia Universidad Católica del Perú
ANTECEDENTES
El 23 de junio del 2001 ocurrió un
sismo en el sur del Perú.
Resultaron afectados centros
educativos de diversa antigüedad y en
la mayoría de los casos el problema
fue el efecto de COLUMNA CORTA
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La mayoría de los Centros Educativos
son de dos pisos y tienen una
estructura compuesta por dos
porticos en la direccion longitudinal
(uno con ventanas altas y otro con
ventanas bajas)
Mientras en la dirección transversal
se tienen muros de albañilería
confinada, en las divisiones entre
aulas y pórticos con vigas peraltadas
en el centro de las aulas
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Modelo de un Pabellon de tres aulas
La Norma Sísmica Peruana del año
1997 limita las deformaciones laterales
de entrepisos a 0.007h y considera un
factor de uso o importancia de 1.5 en
el cálculo de fuerza sísmica.
Si comparamos esta Norma con la de
1977 se obtienen actualmente fuerzas
mayores.
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Para terrenos blandos se exige
además un factor de suelo de 1.4 ,
obteniendose una fuerza sísmica
equivalente al 21% del peso para la
dirección longitudinal y equivalente al
35% del peso para la dirección
transversal
Analizando la dirección transversal se
encuentra que los muros de
albañilería proporcionan adecuada
rigidez y resistencia, mientras en la
dirección longitudinal se tiene POCA
RIGIDEZ LATERAL.
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Con los coeficientes de la Norma
Sísmica de 1977 se obtenían
desplazamientos laterales en el primer
entre piso del orden de 3.5 cm.
Mientras con la norma vigente se
obtienen desplazamientos del orden
de 12 cm.
Se concluye, que es necesario
incorporar elementos que
proporcionen mayor rigidez lateral en
la dirección longitudinal, de tal manera
de controlar los desplazamientos y
superar el problema del choque entre
columnas y tabiques.
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Para decidir el proyecto de
reforzamiento se analizaron diversas
alternativas:
a) Cerrar dos paños en cada eje
longitudinal con ladrillo o un paño con
concreto.
b) Enfundar columnas y conformar
placas de aprox.150 m de longitud
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La masa total del pabellón de tres aulas
por piso es del orden de 365 ton.
El cortante sísmico es 35% P por lo que
cada muro tomará un corte de 32 ton.
El esfuerzo cortante en cada muro es
del orden de 4 kg/cm2, excesivo según
nuestra norma albañileria
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En el caso de colocar placas el
cortante disminuye a 28% del peso y
por tanto cada placa tomará 25 ton de
corte.
El esfuerzo cortante es del orden de
4.5 kg/cm2 LO CUAL ES CORRECTO
PARA EL CONCRETO ARMADO
El modelo para realizar el análisis
sísmico puede hacerse considerando
las placas unidas a las vigas y
columnas restantes, o
considerando diagonales que
representen el efecto del muro
incorporado dentro del pórtico
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El momento que se obtiene en la base
es del orden de 95 ton.m con el
modelo tipo placa, mientras con el
modelo que considera diagonales se
obtienen axiales en la diagonal del
orden de 30 ton y axiales en las
columnas de borde del orden de 30 y
10 ton.
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• Si componemos
las fuerzas y
tomamos
momentos
encontramos
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
las aulas pierden el 50% de
ventilacion e iluminacion
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Como quiera que esta solución no
es aceptable desde el punto de
vista arquitectonico.
Se analizó colocar placas más
pequeñas, que no cerraban todo el
paño y que además conseguían
envolver las columnas existentes,
que en varios casos tenían daños
importantes.
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Se hizo el análisis sísmico y se
verificó que con placas de 1.50 m
de largo se controlaban bien los
desplazamientos laterales y que
las vigas existentes cumplian los
nuevos esfuerzos con el fierro
existente.
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Las placas tenían un ancho de
45cm para sobresalir 10cm hacia
fuera y 10 cm hacia dentro el
ancho de la viga existente,
bordeando con una funda de 10cm
a la columna existente.
Planta de Columna Reforzada
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Columna que se enfunda
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Las placas colocadas toman
practicamente el 100% del
cortante y requieren de una
cimentación importante pues el
momento en la base es grande en
comparación con la carga vertical
actuante
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Como las columnas existentes
tenían zapatas aisladas y ahora se
requiere zapatas mucho más
grandes, se consideró una
excavación alrededor de la zapata
existente hasta alcanzar la nueva
área en planta requerida.
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Evidentemente algunos tabiques o
parapetos del primer piso deben
demolerse por el hecho de tener
que construirse estas zapatas,
para lo cual se indican columnetas
y soleras nuevas tal como se
aprecia en la siguiente elevación.
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Anclaje de Columneta en Cimiento
Adicionalmente a los trabajos de
reforzamiento explicados se han
especificado trabajos de
reparación que consisten en:
resanes de tarrajeos, columnetas
de parapetos nuevas, limpieza de
juntas entre parapetos y
columnas, desmontaje y montaje
de ventanas y puertas, rotura de
pisos, roturas de ladrillos del
aligerado, pintura etc.
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El costo de la reparación y
reforzamiento ha sido de
aproximadamente 15,000 a 18,000
soles por aula, lo que representa
aproximadamente 78 dolares por
área neta de aula y
aproximadamente 65 dolares por
área techada total.
Hemos desarrollado otros
proyectos de reforzamiento y
reparación para Centros
Educativos de mayor antigüedad,
como los casos del Colegio la
Salle de Arequipa y el Colegio
Ángela Barrios de Moquegua.
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Este Colegio construído en la
decada de 1930 tiene 3 pisos,
columnas de 30x30
vigas principales de 30x60 con 7
m de luz, espaciadas
aproximadamente 2.80 m.
En este esqueleto estructural se
tiene muros de sillar de 30 cm de
ancho que han proporcionado
rigidez y resistencia lateral.
Los muros del primer y segundo
piso en su mayoría fallaron por
corte y para el proyecto de
reforzamiento se decidió
eliminarlos, introduciendo placas
de concreto en las dos
direcciones de los edificios y
vigas en la direccion de la fachada
principal, pues estas no existían.
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Evidentemente el costo de este
reforzamiento era muy alto y debía
venir acompañado de
modificaciones totales en puertas,
ventanas e instalaciones
eléctricas, lo cual representó 150
dolares por metro cuadrado, por
ello se descartó el proyecto y
actualmente se esta demoliendo.
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CONCLUSIONES
La mayoría de reforzamientos
requieren la rigidización de las
estructuras.
Esto se logra incorporando placas
y enfundando columnas.
Las placas requieren de
cimentaciones con dimensiones
importantes.
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