TRABAJO ESPECIAL DE GRADO EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE

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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN “ESCUELA BÁSICA

CORAZÓN DE JESÚS” UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE

Presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela Por los Brs.: Gascón Ugarte, Johanna Gabriela Lárez Rojas, Manuel Alejandro Para optar al Título de Ingeniero Civil Caracas, 2008

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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN “ESCUELA BÁSICA

CORAZÓN DE JESÚS” UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE

Tutor académico: Prof. Angelo Marinilli Presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela Por los Brs.: Gascón Ugarte, Johanna Gabriela Lárez Rojas, Manuel Alejandro Para optar al Título de Ingeniero Civil

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EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN “ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS” UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE Gascón U., Johanna G. Lárez R., Manuel A. “EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN “ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS” UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE” Tutor Académico: Prof. Angelo Marinilli. TRABAJO ESPECIAL DE GRADO. Caracas, UCV. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil. 2008. Nº Pág. 160. RESUMEN

Las edificaciones escolares tipo cajetón cerrado son estructuras constituidas por pórticos de concreto armado, con un patio interior descubierto (a veces techado) y pueden poseer uno o dos módulos, según la presencia o no de una junta de construcción. Dichas edificaciones son similares al Liceo Raimundo Martínez Centeno, que se derrumbó en Cariaco en 1997, como consecuencia del evento sísmico acontecido. Fueron construidas en su mayoría por el Ministerio de Obras Públicas (MOP) y luego por el Ministerio de Infraestructura, en las décadas de 1960, 1970 y 1980. El carácter repetitivo de este tipo de edificación escolar se ha determinado por medio de inspecciones y visitas. Dada la carencia de planos estructurales y/o arquitectónicos de la edificación, se llevaron a cabo dos inspecciones en las que se recopiló información suficiente para desarrollar los planos, tanto arquitectónicos como estructurales en 2D y 3D, así como animaciones digitales que permiten visualizar los espacios internos de la edificación a través de un recorrido virtual. Se determinaron las propiedades dinámicas de la edificación con la asistencia del software SAP2000, que fue utilizado para la creación de los modelos matemáticos que permitieron obtener, en cada uno de los modelos: el periodo fundamental de vibración, los desplazamientos máximos y del centro de masa de cada nivel y la demanda de cortante en el entrepiso 1 para un espectro de respuesta proveniente de la Norma Covenin 1756, 2001. Luego se realizaron los cálculos que permitieron determinar las distorsiones de entrepisos máximas de la estructura y la capacidad a fuerza cortante de la misma, suponiendo un modo de falla en donde todas las columnas del entrepiso 1 colapsan simultáneamente. A su vez, se hizo una estimación de los daños en la mampostería y en los pórticos de la edificación, a través de las distorsiones de entrepiso generadas. A partir de los resultados obtenidos se determinó que la edificación no cumple con la normativa vigente en lo referente a distorsiones de entrepiso máximas y capacidad de resistir fuerza cortante, y de acuerdo a ello se concluyó que la edificación se encuentra sometida a un riesgo sísmico elevado, al cual se le suma el efecto de columna corta producido por la influencia de la mampostería en gran cantidad de los elementos estructurales presentes en los distintos niveles de la edificación. Por ello, se recomienda considerar la realización de análisis más completos, de respuesta no lineal, con la finalidad de desarrollar opciones de refuerzo estructural que permitan mejorar el comportamiento de la estructura ante un evento sísmico.

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EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN “ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS” UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE

Dedicatoria

A Dios por todas sus bendiciones y por guiarme en cada paso dado en mi vida, por ser amigo, padre y señor de mi vida. A mis padres Ginsa y Salomón por ser mi apoyo, por la educación y la formación que me han dado y por su constancia y amor a lo largo de mi vida. A mi familia por toda su colaboración y su amor, sobre todo a mis abuelos Dalia y Salomón que me han llenado de sabiduría en mi vida, a mi prima Igdalia y a mi padrino Alejandro por ser como mis hermanos en todos los aspectos y en todos los momentos de mi vida y a mis hermanos en especial a Jonathan por formar parte de ella y por compartir mis triunfos y mis derrotas. A mis amigos por no dejarme desmayar en ningún momento de esta carrera, por llenarme de fuerzas y por ayudarme a superar cada uno de los obstáculos vividos. Johanna G. Gascón U.

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Dedicatoria

A Dios Padre Todopoderoso, por ser mi brújula, mi camino y mi fuerza para seguir adelante. A mis padres, Elba y José, dueños absolutos de mi alma y mi ser.

A mis hermanos, Elines, Juan Carlos y José Julián, quienes junto a mis grandes amigos Dyana, Ricardo y Enrique, han estado incondicionalmente en los momentos perfectos, colaborando una y otra vez en la forja de la persona que estoy y estaré orgulloso de ser, hoy y siempre.

A todos, gracias infinitas.

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Agradecimiento

Primeramente damos gracias a Dios por ser nuestro padre, amigo y consolador y por guiarnos en cada uno de nuestros pasos hasta este momento; en segundo lugar a nuestros padres por toda la colaboración que aportaron desde nuestro nacimiento, hasta la actualidad y por todo el apoyo que prestaron durante todos nuestros estudios ya que sin ellos no podríamos haber llegado a la culminación de los mismos.

En la parte universitaria, agradecemos a nuestros compañeros de estudio, con los cuales pudimos superar todos los obstáculos académicos que se nos presentaron a lo largo de la carrera universitaria. A todos los profesores por los conocimientos dados en las aulas de clase y que me servirán para el desenvolvimiento en el campo laboral.

También queremos expresar nuestros agradecimientos sin límites a nuestro tutor, el Prof. Ángelo Marinilli, por darnos la oportunidad de desarrollar este tema junto a su lado, además de por toda la colaboración prestada durante el desarrollo de este trabajo; y por ultimo queremos referirnos a todo el personal que labora en el IMME (Instituto de Materiales y Modelos Estructurales) por toda la colaboración prestada a lo largo del desarrollo de este tema, a todos ellos muchas gracias.

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TABLA DE CONTENIDO

CAPÍTULO 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 1 1.1 Situación problemática ... 2 1.2 Objetivos ... 4 1.2.1 Objetivo General ... 4 1.2.2 Objetivos Específicos ... 4 1.3 Aportes ... 5 CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO ... 7 2.1 Sismos ... 8 2.1.1 Riesgo y vulnerabilidad de las estructuras ante un evento sísmico. ... 10 2.2 Estructuras Sismorresistentes ... 12 2.2.1 Propiedades y efectos que presentan las estructuras sismorresistentes. ... 12 2.3 Métodos de Análisis Estructural. ... 15 2.3.1 Método de Superposición Modal de un Grado de Libertad por Nivel ... 15 2.4 Sismicidad en Cumana ... 18 2.4.1 La experiencia del terremoto de Cariaco ... 18 CAPÍTULO 3. MARCO METODOLÓGICO ... 20 3.1 Ubicar e inspeccionar escuelas tipo cajetón cerrado ... 21 3.2 Levantamiento de un archivo fotográfico ... 21 3.3 Levantamiento geométrico de la edificación ... 21 3.4 Identificación de los materiales que componen el edificio ... 21 3.5 Elaboración de modelos matemáticos ... 22

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EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN “ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS” UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE 3.6 Análisis dinámico del edificio ... 22 3.7 Determinación del riesgo sísmico ... 22 3.8 Recomendaciones para la adecuación sismorresistente ... 23 CAPÍTULO 4. EDIFICACIONES INSPECCIONADAS ... 24 CAPÍTULO 5. ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS... 33 5.1 Uso de los ambientes ... 36 5.2 Detalles arquitectónicos ... 38 5.3 Determinación del Acero de Refuerzo ... 42 CAPÍTULO 6. CONSIDERACIONES GENERALES DE LOS MODELOS MATEMÁTICOS... 44 6.1 Consideraciones preliminares ... 45 6.1.1 Inercias. ... 45 6.1.2 Masas y pesos. ... 45 6.2 Centros de masas de la estructura ... 47 6.3 Materiales y otras propiedades físicas ... 48 6.4 Modelos matemáticos ... 49 6.4.1 Modelo 1 ... 49 6.4.2 Modelo 2 ... 50 6.4.3 Modelo 3 ... 50 6.4.4 Modelo 4 ... 50 6.4.5 Modelo 5 ... 50 6.5 Espectro de diseño. ... 51 CAPÍTULO 7. RESPUESTA DINÁMICA DE LA ESTRUCTURA ... 53

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EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN “ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS” UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE 7.1.1 Modelo 1: Solo Estructura, Inercia Gruesa ... 54 7.1.2 Modelo 2: Solo Estructura, Inercia Reducida ... 55 7.1.3 Modelo 3: Estructura con Mampostería, Inercia Reducida ... 56 7.1.4 Modelo 4: Estructura Sola con Escaleras, Inercia Reducida ... 57 7.1.5 Modelo 5: Estructura con Mampostería y Escaleras, Inercia Reducida ... 58 CAPÍTULO 8. COMPORTAMIENTO SÍSMICO ... 60 8.1 Distorsiones de entrepisos. ... 61 8.2 Relación Demanda/Capacidad ... 63 8.2.1 Demanda ... 64 8.2.2 Capacidad ... 66 8.2.3 Cociente Demanda/Capacidad ... 72 CAPÍTULO 9. EFECTO DE LA MAMPOSTERÍA Y ESTIMACIÓN DE DAÑOS ... 76 9.1 Simulación de la Pérdida de Rigidez de la Mampostería. ... 77 9.2 Estimación de daños en la mampostería. ... 81 9.3 Estimación de daños en los pórticos. ... 83 CAPÍTULO 10. EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO SISMORRESISTENTE ... 85 10.1 Riesgo Sísmico ... 86 10.1.1 Amenaza ... 86 10.1.2 Vulnerabilidad ... 86 CAPÍTULO 11. CONCLUSIONES ... 89 CAPÍTULO 12. RECOMENDACIONES ... 95

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EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE DE LA EDIFICACIÓN “ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS” UBICADA EN CUMANÁ ESTADO SUCRE REFERENCIAS ... 98 ANEXO 1 ... 101 ANEXO 2 ... 103 ANEXO 3 ... 110 ANEXO 4 ... 124 ANEXO 5 ... 145 ANEXO 6 ... 147 ANEXO 7 ... 150 ANEXO 8 ... 153

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CAPÍTULO 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1 CAPÍTULO 1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

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1.1 Situación problemática

La vulnerabilidad es una medida del grado en el cual un bien está expuesto a ser afectado por un fenómeno perturbador. En el caso de que un bien esté expuesto a la ocurrencia de un sismo, se conoce como vulnerabilidad sísmica.

En Venezuela existen una gran cantidad de escuelas básicas que presentan una alta vulnerabilidad ante la eventual ocurrencia de un sismo; esta vulnerabilidad quedó demostrada con el terremoto de Cariaco en Julio de 1997, en donde se derrumbaron cuatro (4) edificaciones escolares, quitándole la vida a 23 personas entre los quienes se encontraban niños, jóvenes y adultos. Hoy en día se conoce que el factor que generalmente produce las fallas en las estructuras escolares es el efecto de columna corta: las edificaciones de uso educacional deben tener buena iluminación y ventilación, lo que resulta en grandes espacios para ventanas y paredes de baja altura, que confinan los elementos estructurales como las columnas, limitando su capacidad para la deformación concentrando esfuerzos en puntos donde no se esperan este tipo de acciones, ya que antiguamente las normas de construcciones antisísmicas (Normas para el cálculo de edificios 1955. MOP y Norma Provisional para Construcciones antisísmicas 1967. MOP) no consideraban elementos no estructurales como la mampostería al momento de realizar el cálculo estructural.

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Entre las escuelas colapsadas por la acción de dicho sismo es de particular interés para el presente trabajo especial de grado una de ellas, cuyo sistema constructivo se conoce como Cajetón Cerrado; dicho sistema consta de una estructura de pórticos de concreto armado sin ningún tipo de junta de construcción, la cual se caracteriza por tener un patio interior descubierto.

En la actualidad, el Instituto de Materiales y Modelos Estructurales (IMME‐UCV), en un trabajo auspiciado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología a través del Fondo Nacional de Ciencia, Tecnología e Investigación (FONACIT) (con la participación de la Fundación de Edificaciones y Dotaciones Educativas (FEDE), la Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS) y el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (MECD)), realiza labores de investigación y desarrollo en el área de la ingeniería sismorresistente, específicamente en relación con posibles medidas para disminuir la vulnerabilidad sísmica en las escuelas. En el marco de este trabajo de grado se evaluarán las posibles fallas que pudieran afectar a las escuelas cuyo método de construcción sea del tipo Cajetón Cerrado, a través de la evaluación sismorresistente de la escuela U.E. Corazón de Jesús, ubicada en el Edo. Sucre. Una vez estimado el grado de vulnerabilidad sísmica de la escuela, se propondrán recomendaciones para la evaluación sismorresistente de las estructuras, de acuerdo a lo que dicten las normas vigentes en esta materia.

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1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo General:

Evaluar el comportamiento sismorresistente de la edificación escolar “Escuela Básica Corazón de Jesús” tipo cajetón cerrado, ubicada en Cumaná Estado Sucre. 1.2.2 Objetivos Específicos: 1. Realizar inspecciones detalladas de la edificación escolar “Escuela Básica Corazón de Jesús” 2. Elaborar planos de arquitectura y estructura, en 2D y 3D de la edificación. 3. Estimar mediante un modelo matemático el cumplimiento de la norma COVENIN 1756 “Edificaciones Sismorresistente” de la edificación “Escuela Básica Corazón de Jesús” 4. Plantear estrategias que permitan mejorar el comportamiento sismorresistente de la edificación, a través de la reducción del riesgo sísmico al cual se encuentra sometida la estructura.

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1.3 Aportes

Con la realización de éste trabajo se busca generar información que permita desarrollar soluciones prácticas para la adecuación sismorresistente de la edificación U.E. Corazón de Jesús, la cual es muy similar (y en algunos casos idéntica) a otros centros educativos, lo que permite disminuir el riesgo al que se encuentran sometidas las personas que ocupan y laboran en ella, entre los que se encuentran jóvenes estudiantes, niños y niñas, a quienes se les debe garantizar su seguridad.

Como se señalo antes, el estudio que se desea realizar forma parte de un proyecto macro que ejecuta actualmente el Instituto de Materiales y Modelos Estructurales (IMME) de la Universidad Central de Venezuela con la participación de la Fundación de Edificaciones y Dotaciones Educativas (FEDE), la Fundación Venezolana de Investigación Sísmica (FUNVISIS) y varios estudiantes de pregrado y postgrado de la UCV, financiado por Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCT) a través del FONACIT, el cual tiene como objetivo la investigación y evaluación del riesgo sísmico en edificaciones escolares de todo el país, con la finalidad de plantear soluciones especificas que permitan mejorar la confiabilidad de dichas escuelas ante la posible ocurrencia de un sismo. De tal manera que el presente trabajo especial de grado busca complementar la información dada en trabajos previos (pertenecientes al proyecto que lleva a cabo el IMME), los cuales, a su vez incluyen estudios de vulnerabilidad estructural tomando como prototipo edificaciones escolares de

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tipo cajetón cerrado; dichos estudios han generado datos de gran importancia para el desarrollo de estudios posteriores.

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CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO

2 CAPÍTULO 2

MARCO TEÓRICO

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2.1 Sismos

Los sismos, terremotos o temblores de tierra, son vibraciones de la corteza terrestre, generadas por distintos fenómenos, como la actividad volcánica, la caída de techos de cavernas subterráneas y hasta por explosiones. Los sismos más severos y los más importantes desde el punto de vista de la ingeniería, son los de origen tectónico, que se deben a desplazamientos bruscos de las grandes placas en que está subdividida dicha corteza. Estos eventos sísmicos producen la liberación de enormes cantidades de energía almacenada en la roca. La energía se libera principalmente en forma de ondas vibratorias que se propagan a grandes distancias a través de la roca de la corteza.

Además de la vibración, hay otros efectos sísmicos que pueden afectar a las estructuras, principalmente los relacionados con fallas del terreno, como son los fenómenos de licuefacción, de deslizamiento de laderas y agrietamiento de suelos.

Las ondas producidas en un evento sísmico se propagan desde la zona de ruptura, las cuales pueden viajar grandes distancias a través de la roca como ondas de cuerpo que a su vez reflexionan y refractan en ondas superficiales. Las ondas de cuerpo se dividen en ondas P y en ondas S, en las ondas P las partículas de la corteza experimentan un movimiento paralelo a la dirección de la propagación y en las ondas S las partículas se mueven transversalmente a la dirección de propagación. La velocidad de propagación de

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las ondas P es mayor que la de las ondas S, por lo que a medida que nos alejamos del epicentro crece la diferencia de tiempo de llegada de los dos tipos de trenes de ondas.

Para medir el tamaño de de los sismos se utiliza la magnitud, de tal forma de cuantificar la energía liberada por el temblor y su potencial destructivo global, semejante a lo que se hace con las bombas. La escala de magnitud más común es la de Richter, que se basa en la amplitud de un registro en condiciones estándar. Varios autores han propuesto escalas basadas en registros de diversos tipos de ondas, siendo las más populares la magnitud de ondas superficiales Ms, y la de ondas de cuerpo mb. Las escalas mencionadas se limitan a temblores de ciertas características y se saturan, es decir, dejan de crecer cuando alcanzan valores alrededor de 8 aunque la destructividad del temblor siga aumentando.

Desde el punto de vista de ingeniería no interesa tanto la magnitud del sismo como sus efectos en los sitios donde existen o se van a construir las edificaciones. Esto se refiere a la severidad de la sacudida sísmica que se experimenta en un sitio dado. A esta característica de los sismos se le llama intensidad, y es claro que un mismo sismo, aunque tiene una sola magnitud, tendrá diferentes intensidades, según el sitio donde se registre. La escala de intensidades más usada es la de Mercalli Modificada, se asignan intensidades entre I y XII, donde IV o menores no corresponden a daño estructural y una intensidad de X corresponde a una destrucción generalizada.

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2.1.1 Riesgo y vulnerabilidad de las estructuras ante un evento sísmico

Toda estructura puede estar sujeta a un riesgo sísmico que puede definirse en forma simplificada como una función de la amenaza sísmica y de la vulnerabilidad estructural mediante la siguiente relación:

Riesgo = Amenaza x Vulnerabilidad

El riesgo sísmico podrá reducirse sólo si se reduce alguna de las variables involucradas en dicha ecuación. La amenaza sísmica supone un conocimiento exhaustivo de las fuentes sísmicas capaces de generar terremotos en el área de estudio y su probabilidad de ocurrencia. Generalmente esta información se encuentra en las normas y se ilustra mediante mapas de zonificación sísmica, que con frecuencia dicen poco acerca del riesgo real que una estructura tiene ante la acción de un sismo.

La vulnerabilidad sísmica de una estructura podría definirse como el grado o nivel de daño esperado ante una amenaza sísmica conocida o preestablecida, y suele expresarse normalmente, como una fracción del costo de la edificación. El problema básico radica en estimar con certeza cuál sería la respuesta de la edificación ante la acción de terremotos que sean realmente críticos.

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daño admisibles en función de la intensidad de los terremotos que la estructura puede sufrir durante su vida útil. Las construcciones deben resistir, en régimen elástico y por tanto sin ningún tipo de daño estructural, los sismos de probabilidad apreciable de ocurrencia durante su vida útil, entendiendo por estos, los que tienen un período de retorno del mismo orden del período de vida útil de la estructura.

Ante sismos severos con probabilidad razonable de ocurrencia (a los que la Norma COVENIN 1756 asigna un período de retorno de 475 años), se admite que la estructura va a entrar en el rango inelástico. Se acepta por tanto que se produzcan deformaciones permanentes, y consecuentemente daños, de cierta importancia, pero que nunca lleguen a provocar el colapso de la estructura. Frente a estos sismos el daño estructural debe mantenerse dentro de unos límites que permitan la reparación de la estructura a un costo razonable. En cambio, ante sismos de mayor intensidad, el objetivo es evitar el colapso, aunque los daños producidos en la estructura sean irreparables. Esto sólo resulta posible, si los elementos estructurales y sus conexiones poseen una capacidad de deformación inelástica adecuada, que garantice que la estructura sea capaz de disipar este exceso de energía deformándose plásticamente.

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2.2 Estructuras Sismorresistentes

Las estructuras sismorresistentes son todas aquellas capaces de sufrir deformaciones ante un evento sísmico sin producirse colapso de la misma. Estas edificaciones deben poseer algunas propiedades y/o características particulares que les permitan diferenciarse de las estructuras diseñadas para resistir otro tipo de efectos (resistencia, deflexión, agrietamiento, entre otros), y a su vez, ser capaces de deformarse lo suficiente como para permanecer en pie durante y luego de la ocurrencia de un sismo.

2.2.1 Propiedades y efectos que presentan las estructuras sismorresistentes

Estas edificaciones deben poseer algunas propiedades y se verán afectadas por algunos fenómenos que se explican a continuación:

2.2.1.1 Ductilidad

La ductilidad es la capacidad que tiene la estructura de incursionar en el rango de comportamiento plástico sin presentar degradación apreciable de sus propiedades.

En el caso de una estructura con varios grados de libertad, un comportamiento dúctil adecuado, deberá permitir la disipación de buena parte de la energía, que el sismo aporta a la estructura mediante mecanismos de histéresis estables y bien distribuidos por toda ella, que aseguren que no se produzca el colapso global de la estructura, por el fallo de alguno de sus elementos. La ductilidad global de la estructura, depende de la ductilidad

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otro (más concretamente de las soluciones constructivas adoptadas en los nodos de conexión entre elementos).

La ductilidad es mayor en las estructuras desplazables ‐como pórticos‐ que en las rígidas ‐como las apantalladas‐, siempre que en los nodos exista la capacidad suficiente para permitir importantes deformaciones. A nivel de sección, la capacidad de disipación de energía es mayor en las secciones sometidas a flexión que en las comprimidas, por lo que se debe fomentar que sean las secciones sometidas a flexión las que se agoten antes.

En base a la ductilidad, las normativas sismorresistentes permiten aminorar las acciones de cálculo y es por ello que muchas de las prescripciones constructivas y recomendaciones de diseño reflejadas en tales normativas están orientadas a garantizar precisamente que la estructura tenga la ductilidad esperada.

2.2.1.2 Interacción Suelo‐Estructura

Uno de los factores que representa mayor influencia sobre la estructura y su comportamiento, es el tipo de suelo sobre el cual se construyó y las solicitaciones que este le transmita. En particular, cuando la estructura se asienta en un terreno rígido, se ha observado en términos generales, un mayor nivel de daño en estructuras rígidas que en estructuras flexibles. Cuando la estructura se asienta en un terreno blando, los fenómenos de interacción suelo estructura cobran importancia, debiéndose incorporar en el análisis. Un suelo blando tiende a filtrar el contenido en frecuencias del terremoto, amplificando

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los períodos largos. En general se ha observado un mayor daño en estructuras flexibles cuando las condiciones son de suelo blando.

2.2.1.3 Torsión

El fenómeno de torsión se produce cuando no coinciden el centro de masas y el centro de rigidez en una planta de una edificación, aparece en dicha planta un momento torsor que debe ser absorbido por los soportes de la planta. Este fenómeno suele ser debido a una falta de simetría de la edificación o a una distribución no uniforme de las masas. 2.2.1.4 Mecanismo de Falla Dúctil Este mecanismo de falla es el ideal, la estructura es capaz de resistir deformaciones plásticas sin perder capacidad resistente. En estructuras de concreto armado, para que se puedan desarrollar los mecanismos dúctiles, es necesario cuidar el detallado del acero de refuerzo, tanto longitudinal como transversal. 2.2.1.5 Mecanismo de Falla Frágil

Este mecanismo de falla es repentino y sin aviso, lo cual resulta indeseable. Está gobernado por las fallas por fuerza cortante, las cuales son frágiles. No permite deformaciones inelásticas capaces de disipar energía. En concreto armado uno de los mecanismos de falla más comunes, es el de columna corta, que consiste en un aumento

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libre para la cual fue diseñada. Esto es producido mayormente por el adosamiento de paredes a media altura a las columnas, que reducen su libre deformación (López y otros UCV, 2004) .

2.3 Métodos de Análisis Estructural

Existen diferentes formas de determinar la respuesta de la estructura ante sismos, que pueden ser estáticas o dinámicas y a su vez pueden ser de comportamiento elástico de los materiales o con comportamiento inelástico de los materiales. Aquí se presentan diferentes métodos de determinarlos:

2.3.1 Método de Superposición Modal de un Grado de Libertad por Nivel

El análisis modal, es aplicable para calcular la respuesta elástica lineal de estructuras de varios grados de libertad. La respuesta de la estructura es determinada mediante la superposición de las respuestas individuales, en cada uno de sus modos naturales de vibración. Cada modo está caracterizado por su propio patrón de deformaciones, es decir, su forma modal. Igualmente, cada modo tiene su propia frecuencia de vibración, la frecuencia modal, así como su propio amortiguamiento. El uso de los espectros de respuesta especificados en el capítulo 7 de la Norma 1756 “Edificaciones Sismorresistentes” suponen de manera simplista que la edificación tiene el mismo coeficiente de amortiguamiento en cada uno de sus modos de vibración, igual al cinco por ciento (5%). La respuesta de la estructura puede modelarse, por tanto, en

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términos de la respuesta de un cierto número de osciladores de un grado de libertad, cuyas propiedades representan los distintos modos y el grado en el cual cada modo es excitado por el movimiento sísmico.

Ensayos a escala natural y análisis de la respuesta sísmica de las estructuras de edificios, han comprobado que el método de análisis elástico modal con la acción sísmica descrita por su espectro de respuesta, constituye una buena aproximación para el análisis de la respuesta inelástica.

2.3.1.1 Método de la Torsión Estática Equivalente

La incorporación de la torsión estática, adicionalmente a las fuerzas cortantes es necesaria para tomar en cuenta: a) las amplificaciones dinámicas de las excentricidades estáticas, los efectos accidentales que incluyen incertidumbres en las posiciones de los centros de masa y de rigidez (variaciones aleatorias de su posición), excitación rotacional en la base de la edificación, efectos inelásticos asimétricos y de la tabiquería. La amplificación dinámica de la excentricidad estática está ligada al acoplamiento de los distintos modos de vibración lateral‐torsional. Ellos pueden combinarse entre sí mediante el criterio de la combinación cuadrática completa (CQC), sobre todo, para excentricidades pequeñas, debido a la cercanía que se produce entre sus periodos.

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edificaciones. Cuanto más grande es la base, mayor es la excitación rotacional que se genera. A partir del análisis matemático del fenómeno se pueden construir espectros rotacionales, que han justificado valores tradicionales de la excentricidad accidental de entre 5% a 10% del ancho de las plantas. Los efectos de la amplificación dinámica, debidos a excentricidad intrínseca y los accidentales, son aproximadamente aditivos.

2.3.1.2 Método de Análisis Dinámico Espacial de Superposición Modal con Tres Grados de Libertad por Nivel

El método de análisis dinámico con tres grados de libertad por nivel, tiene por objeto evaluar la respuesta dinámica y constituye una alternativa de uso general para el análisis de todas las estructuras, excepto para aquellas que tienen o se consideran diafragmas flexibles.

En este método, se consideran como coordenadas de respuesta modal, los desplazamientos horizontales y la rotación de cada nivel. Los valores de respuesta sísmica deberán calcularse para los casos de sismos en direcciones X e Y, actuando independientemente. Los modos obtenidos tienen desplazamientos en dos direcciones y rotaciones. Sin embargo, las respuestas modales que se calculan están definidas para una determinada dirección del sismo; entonces, los factores de participación de cada modo corresponden a esa dirección y se calculan tomando esto en consideración (Covenin 1756, 2001).

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2.4 Sismicidad en Cumaná

El Estado Sucre ha sido afectado por terremotos destructores desde tiempos de la colonia, comenzando con el ocurrido en el año 1530 que fue el origen de un maremoto que causó víctimas y daños materiales. El último terremoto que ha afectado al estado Sucre fue el de Cariaco del año 1997, que causó 73 muertos, 522 heridos y 6800 damnificados así como el colapso de 5 edificaciones de concreto armado y de unas 300 viviendas unifamiliares. Las pérdidas materiales dejadas por este sismo se estimaron en 100 millones de dólares (Grases y otros, 2004).

En el Anexo 1 se presenta una síntesis de los principales sismos destructores del oriente venezolano.

2.4.1 La experiencia del terremoto de Cariaco

El terremoto de Cariaco ocurrió el día 9 de julio de 1997. El sismo provocó el desplome de 7 edificios de concreto armado, causando 74 víctimas fatales y 522 heridos. En la ciudad de Cariaco se desplomaron cuatro edificaciones educacionales, el edificio del Banco del Orinoco de dos niveles y un hotel de tres niveles en construcción, siendo todas ellas de concreto armado, y unas 300 viviendas unifamiliares con paredes portantes de bahareque o de bloques de arcilla o concreto. Cerca de las edificaciones escolares había otras construcciones de un nivel en las que no se apreciaron daños.

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Dos de las cuatro edificaciones escolares derrumbadas formaban parte de la escuela primaria Valentín Valiente y otras dos pertenecían al liceo Raimundo Martínez Centeno, siendo calificado este ultimo como del tipo Cajetón Cerrado.

El liceo estaba constituido por dos módulos similares e independientes, con planta en forma de “C” y separados por una junta de construcción. Ambos módulos unidos dan la apariencia de una planta rectangular anular. Un módulo tenía tres pisos y el otro se le agregó un piso adicional en una pequeña zona; la edificación escolar a evaluar en el presente trabajo especial de grado, la Escuela Básica Corazón de Jesús, posee una configuración estructural muy similar a la del liceo Raimundo Martínez Centeno, ya que al igual que este posee una planta rectangular anular, y tres pisos completamente ocupados; más no posee ningún tipo de junta de construcción, sino que fue construida como un bloque único, a la vez que no se le agrego ningún piso adicional (López IMME, 2004).

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CAPÍTULO 3. MARCO METODOLÓGICO

3 CAPÍTULO 3

MARCO METODOLÓGICO

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La metodología a seguir para la elaboración de este trabajo especial de grado se puede definir en las siguientes etapas:

3.1 Ubicar e inspeccionar escuelas tipo cajetón cerrado

Se tomaran fotografías y algunas dimensiones de escuelas que presenten la tipología del cajetón cerrado y se compararán con la U.B. Domingo Faustino Sarmiento.

3.2 Levantamiento de un archivo fotográfico

En el cual se incluirán las cuatro fachadas (norte, sur, este y oeste), columnas, vigas y losas, cada tipo de pared, tanques, estructuras anexas, etc. Todos los elementos estarán identificados por piso o nivel donde se obtuvo la fotografía.

3.3 Levantamiento geométrico de la edificación

En esta sección se determinará toda la geometría necesaria para la elaboración de planos en dos dimensiones y tres dimensiones, lo cual incluye, las distancias entre ejes de columnas, alturas de entrepisos, secciones de vigas y columnas, alturas de losas, sobrepesos, alturas y espesores de paredes, aberturas, puertas y ventanas, etc.

3.4 Identificación de los materiales que componen el edificio

Esta etapa se llevará a cabo conjuntamente con el personal técnico del IMME, en la cual se identificarán elementos de concreto armado, acero, de mampostería u otros. Identificación de las piezas de mampostería (bloques de concreto, bloques de arcilla,

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ladrillos, etc.), espesor de friso, separación y diámetro del acero de refuerzo transversal en elementos de concreto armado, localización y diámetro del refuerzo longitudinal, resistencia del concreto, identificación del tipo y profundidad de las fundaciones

3.5 Elaboración de modelos matemáticos

Con el uso del programa SAP 2000 se prepararán modelos que representen la estructura de pórticos únicamente, la estructura con paredes, con escaleras, con anexos, con tanques, etc.

3.6 Análisis dinámico del edificio

Se calculará la respuesta dinámica del edificio utilizando el método de análisis espacial, ante el sismo especificado en la norma COVENIN 1756. En particular, se determinaran los desplazamientos de cada piso, las derivas de cada entrepiso, la fuerza cortante en la base y las solicitaciones en elementos seleccionados de la estructura por medio del programa SAP2000 (CSI, 2004).

3.7 Determinación del riesgo sísmico

Se establecerá una comparación entre las demandas y las capacidades, en términos de desplazamientos, derivas y fuerzas seleccionadas. La capacidad de cada entrepiso se determinará mediante métodos aproximados que supongan modos de falla probables. Se determinará el grado de cumplimiento de la norma COVENIN 1756.

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3.8 Recomendaciones para la adecuación sismorresistente

Se propondrán en forma general, alternativas que permitan reducir el riesgo sísmico al que se encuentra sometida la estructura.

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CAPÍTULO 4. EDIFICACIONES INSPECCIONADAS

4 CAPÍTULO 4

EDIFICACIONES INSPECCIONADAS

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Las edificaciones escolares tipo cajetón cerrado son estructuras constituidas por pórticos de concreto armado, con un patio interior descubierto (a veces techado) y pueden poseer uno o dos módulos, según la presencia o no de una junta de construcción. Dichas edificaciones son similares al Liceo Raimundo Martínez Centeno, que se derrumbo en Cariaco en 1997, como consecuencia del evento sísmico acontecido. Fueron construidas en su mayoría por el Ministerio de Obras Públicas (MOP) y luego por el Ministerio de Infraestructura, en las décadas de 1960, 1970 y 1980 (Sosa y Taboada, 2007).

Los días 22 y 23 de Enero de 2008 se efectuaron reconocimientos visuales en distintas escuelas con la finalidad de verificar si cumplían con las características básicas que conforman las edificaciones educacionales tipo cajetón cerrado, y poder escoger entre todas ellas cual sería la escuela a la cual se le efectuaría la evaluación sismorresistente. Las escuelas que fueron visitadas en las ciudades Carúpano y Cumaná (Edo. Sucre), en las fechas indicadas, fueron las siguientes: − Liceo María Rodríguez de Vera: Ubicado en Canchunchú, Carúpano; Es un cajetón cerrado sin junta de construcción; consta de 3 pisos, de los cuales solo los primeros dos están completamente ocupados. Posee 6 vanos en la dirección longitudinal y 5 en la transversal, y se conoce que sufrió daños de agrietamientos y

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desprendimiento de frisos durante el sismo de 1997; luego, fue remodelado en 1998. En la Figura 4.1 puedes apreciarse las fachadas principales de la edificación.

Figura 4. 1 Fotografías de las fachadas principales del liceo María Rodríguez de Vera, Ubicado en Canchunchu, Carúpano

− Liceo Santa Catalina: Ubicado también en Canchunchú, Carúpano. Presenta una

configuración similar a la del Liceo María Rodríguez de Vera en cuanto al número de plantas y su ocupación; a su vez, también consta de 6x5 vanos, sin junta de construcción, con vigas altas en la dirección longitudinal y columnas de 40x40cm. Fue construido en 1984, y durante el terremoto de 1997 sufrió la caída de parte del friso el techo del último piso. Luego de haber acontecido el sismo, se decidió ocupar los espacios destinados para las ventanas con tabiquería y bloques de ventilación. En la Figura 4.2 se pueden observar las fachadas principales del Liceo Santa Catalina.

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Figura 4. 2 Fotografías de las fachadas principales del liceo Santa Catalina, ubicado en Canchunchu, Carúpano

− Liceo Pedro Arismendi Brito: Ubicado en San Martin, Carúpano. Sigue el mismo

patrón de ocupación de sus 3 plantas que los liceos anteriores. La particularidad de esta edificación es que fue reforzada luego del sismo de 1997, con muros de concreto reforzado (contrafuertes) en la dirección larga, ubicadas en ambas fachadas y aproximadamente en el centro de su dimensión longitudinal; aparentemente también fueron reforzadas varias de sus fundaciones internamente. Se pueden apreciar muros de concreto reforzado en la dirección larga de la edificación, que se presentan en todos los pisos, y que al igual que los contrafuertes en la dirección corta, poseen fundaciones. En la Figura 4.3 es posible apreciar los refuerzos estructurales implementados en esta edificación.

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CAPÍTULO 4. EDIFICACIONES INSPECCIONADAS Figura 4. 3 Fotografías de los refuerzos estructurales en el liceo Pedro Arismendi Brito, ubicado en San Martin, Carúpano − Liceo Pedro José Salazar: También ubicado en San Martin, Carúpano. Presenta una edificación de tres plantas completamente ocupadas, conformada por 7x5 vanos. Al igual que el Liceo Pedro Arismendi Brito, a este liceo le fue implementado un proyecto de refuerzo estructural que incluye: contrafuertes de concreto reforzado en fachadas (ubicados en la dirección longitudinal), reforzamiento de columnas internas (en el patio central), muros de concreto reforzado en la dirección transversal y vigas de amarre ubicadas a nivel de techo, también visibles en el patio central. En el caso de este proyecto, se conoce de la existencia de planos de los refuerzos realizados. En la Figura 4.4 se aprecian los refuerzos estructurales utilizados en esta edificación.

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Figura 4. 4 Fotografías de los refuerzos estructurales en el Liceo Pedro José Salazar, Ubicado en San Martin, Carúpano − Unidad Educativa Jorge Ordosgoitti: Ubicado en Playa Grande, Carúpano; posee

tres plantas, de las cuales solo las dos primeras se encuentran ocupadas en su totalidad. Está conformado 6 vanos en la dirección longitudinal y 5 en la transversal, en los cuales se pueden observar vigas altas en ambas direcciones, excepto en el área de los pasillos. Fue construido entre los años 1981 – 1983, y no se registraron daños a la estructura durante el sismo de 1997. En la Figura 4.5 pueden observarse varias vistas de la edificación.

Figura 4. 5 Fotografías de una fachada principal y del interior de la Unidad Educativa Jorge Ordosgoitti, ubicada en Playa Grande, Carúpano

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− Escuela Básica Corazón de Jesús (I y II Etapa): Fue la primera edificación escolar en

ser visitada en Cumana; Es un cajetón sin junta estructural, conformada por 7x5 vanos, columnas de 40x40cm sin vigas altas en la dirección transversal. Fue construido entre 1980 y 1981, y fue en 1982 cuando se dio inicio a las actividades en la edificación; cuenta con una matrícula aproximada de 800 alumnos (en sus diferentes turnos). Se conoce que sufrió de agrietamiento en una pared del último piso como consecuencia del sismo de 1997. En la Figura 4.6 se pueden observar las fachadas principales de la Escuela Básica Corazón de Jesús.

Figura 4. 6 Fotografias de las fachadas principales de la Escuela Basica Corazon de Jesus, Ubicada en Cumana − Escuela Básica Luis Graterol Bolívar: Conformado por 7x5 vanos y 3 niveles

completamente ocupados. Este liceo sufrió una serie de remodelaciones a razón del sismo de 1997, entre las que destacan la demolición de la losa de techo (dado que los daños sufridos durante el terremoto fueron considerables), y la colocación

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de una estructura de acero con laminas livianas en su lugar. Las columnas son de 40x40cm, y dado que no había losa de techo se pudo apreciar la presencia de vigas planas de 50x25cm, orientadas en la dirección transversal. Aun cuando la construcción se efectuó cerca del 1973, la inauguración de la edificación no fue sino hasta los años 1977 – 1978. A continuación, en la Figura 4.7 se observa la fachada de la edificación, así como la remodelación efectuada en el techo.

Figura 4. 7 Fotografías de una fachada principal y la remodelación en techo de la Escuela Básica Luis Graterol, ubicada en Cumana

− Liceo José Silverio Córdoba: En este caso se presenta un cajetón con junta de

construcción que no es continua en las vigas longitudinales; con 3 niveles de los cuales el último se encuentra parcialmente ocupado, y a su vez presenta en el techo una estructura de acero y techo laminado ligero. Se observo que no hay

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CAPÍTULO 4. EDIFICACIONES INSPECCIONADAS vigas altas en la dirección transversal de la edificación. En la Figura 4.8 se muestran varias vistas de la escuela en cuestión. Figura 4. 8 Fotografías de la Fachada Principal y vista interior de la Unidad Educativa José Silverio Córdoba, Ubicada en Cumana Finalmente se decidió realizar los estudios detallados de la institución U.B. Corazón de Jesús, ubicada en la ciudad de Cumana, Edo. Sucre; debido a que es la única escuela que presenta sus plantas completamente ocupadas, y a su vez no se le ha sido implantando un proyecto de refuerzo estructural.

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CAPÍTULO 5. ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS

5 CAPÍTULO 5

ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS

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La Escuela Básica Corazón de Jesús es una edificación aporticada de concreto reforzado, constituida por tres (3) niveles construidos en su totalidad, con alturas de entrepiso de 3,10m en los niveles 1 y 2, y 3,05m en el nivel de techo, y losas nervadas en una dirección de 25cm de espesor. Se definieron las direcciones principales del edificio como “X” y “Y”, donde la primera va referida a la dirección longitudinal de la edificación, y la segunda a la dirección transversal, tal y como se muestra en la Figura 5.1.

Figura 5. 1 Direcciones principales “X” y “Y” de la edificación

Entre los días 12 y 13 de Marzo de 2008 se realizó la primera inspección a la edificación de la E.B. Corazón de Jesús de manera más detallada, donde se tomaron las fotografías de fachadas, elementos estructurales y de mampostería; también se realizaron mediciones de columnas, luces, alturas de entrepiso, espesor y altura de

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paredes, altura de ventanas y de bloques de ventilación en paredes tanto internas como externas de la edificación.

Luego, los días 18 y 19 de Junio de 2008 se realizó la segunda inspección a la edificación, en donde se pudo conocer el número de barras de acero en los elementos estructurales, así como el espaciamiento entre estas a través del uso de un “escáner de acero” tipo Ferroscan marca Hilti. Se hicieron mediciones de número de barras en vigas (tanto altas como planas) y columnas de los tres niveles, variando tanto la orientación del medición (las mediciones fueron hechas en las diferentes caras de los elementos), como la longitud de separación del punto de ejecución de la medición al nodo estructural. En el Anexo 4 se muestran las imágenes obtenidas con el “escáner de acero”, así como el número de barras de acero presentes en los elementos estructurales.

Luego de recopilar los datos anteriormente mencionados, se procede con la realización de los planos de arquitectura y estructura de la edificación, debido a que no se encontraron planos de la misma. En los planos arquitectónicos realizados, se puede observar la distribución de los elementos de mampostería a lo largo de las diferentes plantas del edificio, así como la ubicación de puertas, ventanas y bloques de ventilación; mientras que en los planos estructurales, se evidencia la distribución de vigas, columnas y losas en los distintos niveles a los que se ubican las plantas de la edificación.

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Una vez generados los planos en 2D (arquitectónicos y estructurales), se utilizaron como base para la creación de imágenes 3D de la edificación, con las cuales se puede observar los elementos estructurales, elementos de mampostería, enrejados y otros detalles de la escuela. En la Figura 5. 2 se pueden apreciar varias de estas imágenes.

Figura 5. 2 Imágenes 3D de la edificación

5.1 Uso de los ambientes

La escuela contiene una distribución de áreas de servicios representadas de la siguiente manera: en la planta baja puede apreciarse una distribución variada en cuanto al uso de los ambientes del plantel educativo, ya que en dicha planta se encuentran las oficinas de dirección y subdirección de la edificación, 6 salones de clases, 4 baños (2 de damas y 2 de caballeros), la cantina de la escuela, un consultorio odontológico, un depósito y una biblioteca; la ubicación específica de cada uno de estos espacios se muestra en la Figura 5.3.

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CAPÍTULO 5. ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS Figura 5. 3 Uso de los ambientes en planta baja En el nivel 1 se puede observar que la mayoría de los ambientes son usados como salones de clases (13 en total); también pueden encontrarse oficinas, baños (1 de damas y 1 de caballeros) y un consultorio, conformada por una enfermería y el departamento de orientación de la escuela. Dicha distribución puede visualizarse en la Figura 5.4. Figura 5. 4 Uso de los ambientes en el nivel 1.

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Por último se tiene que el Nivel 2 presenta una gran predominancia de uso de oficinas en sus ambientes; a su vez pueden encontrarse 2 baños, 8 salones de clases, una biblioteca y una enfermería; todo ubicado tal y como se presenta Figura 5.5.

Figura 5. 5 Uso de los ambientes en el nivel 2

5.2 Detalles arquitectónicos

La edificación está constituida por un solo módulo, conformado por 3 niveles construidos en su totalidad. Cuenta con 7 vanos en la dirección longitudinal de 7,20 m de longitud cada uno, y 5 vanos en la dirección transversal, de longitudes 7,20m y 3,60m. Las columnas tienen sección transversal cuadrada de 40x40cm, y las vigas en la dirección X son altas, de 40x70cm; en la dirección Y no se pueden apreciar vigas, pero al observar los planos de una estructura similar y con los datos obtenidos por auscultación de los elementos estructurales mediante el uso del equipo Ferroscan, se pudo determinar que

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en esta dirección existen vigas planas de 50x25cm. En el Anexo 3 pueden apreciarse los detalles arquitectónicos registrados de la edificación.

Figura 5. 6 Vigas altas en dirección X y columnas (ausencia de vigas altas en dirección Y)

La tabiquería existente está conformada por bloques huecos de arcilla de 25x15x12cm, frisadas por ambas caras. Las alturas de tabiquería encontradas son las siguientes:

− Paredes de 1,05m de altura, ubicadas en las fachadas laterales de la edificación;

que generan columnas cortas de 1,35m de altura.

− Paredes de 1,70m de altura, también ubicadas en las fachadas laterales de la

edificación, en los ambientes de depósitos y baños; que generan columnas cortas de 70cm de altura.

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− Paredes de altura completa, algunas sin aberturas ubicadas en los pórticos

transversales (paralelos a la dirección Y), y otras con aberturas para puertas, ventanillas y/o aires acondicionados.

− Paredes con bloques de ventilación, ubicadas en los pórticos longitudinales

internos de la edificación; y que, dependiendo de la cantidad de hileras de bloques de ventilación que posean, generaran columnas cortas de 35 o 65cm de altura respectivamente.

En la Tabla 5. 1 se presentan los detalles descritos anteriormente. Las losas de piso de la edificación son nervadas de 25 cm de espesor, aligeradas con bloques de arcilla, armadas en dirección Y. A su vez, en los pórticos paralelos a la dirección Y se identificó la presencia de un nervio transversal. Bordeando el agujero central de la edificación, en los niveles 1 y 2, se ubican unos antepechos de concreto de 1,10 m de altura de sección transversal trapezoidal, con una separación de las columnas de aproximadamente 3cm. En la Figura 5.7 se muestran dichos muros en los distintos niveles en los que pueden apreciarse.

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Tabla 5. 1 Detalles de tabiquería

DETALLE UBICACIÓN IMAGEN

Bloques huecos de arcilla

Todas las paredes de la edificación. Paredes de 1,05m de altura

Fachadas laterales de la edificación (salones de clases, bibliotecas, consultorios, oficinas). Paredes de 1,70m de altura

Fachadas laterales de la edificación (depósitos y baños). Paredes de altura completa

En los pórticos paralelos a la dirección Y. Paredes con una hilera de bloques de ventilación.

En los pórticos paralelos a la dirección X. Paredes con dos hileras de bloques de ventilación.

En los pórticos paralelos a la dirección X.

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CAPÍTULO 5. ESCUELA BÁSICA CORAZÓN DE JESÚS Figura 5. 7 Muros de concreto (antepechos) que bordean el agujero central de la edificación

5.3 Determinación del Acero de Refuerzo

Durante la etapa de recopilación de información básica no fueron hallados planos estructurales de la edificación, por lo que se desconocía el detalle del armado de la misma. Sin embargo, con la ayuda del “escáner de acero” se pudo determinar algunas características del armado de la estructura, tales como lo son la cantidad de barras de acero presentes en las distintas caras de los elementos estructurales (vigas y columnas), y el espaciamiento entre las mismas. Una vez recopilada esta información, y teniendo los planos de una edificación similar ubicada en Valencia, Edo. Carabobo, se hace una comparación entre la información del detallado recopilada en Cumaná y el detallado de la escuela en Valencia, que da como resultado que en cuanto a número de pórticos en ambas direcciones, dimensiones de elementos estructurales y número de barras de acero en elementos estructurales las escuelas son muy parecidas, aún cuando la edificación en

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Valencia fue diseñada para una zona sísmica 2 (Ministerio de Obras Publicas, 1967), y Cumaná se ubicaba en una zona sísmica 3.

Por tanto, conociendo que ambas edificaciones poseen tantas características estructurales en común y dada la falta de información más precisa, se presume que los diámetros de las barras de acero de los elementos estructurales serán los mismos que los encontrados en los planos de la edificación ubicada en Valencia (φ7/8” para barras longitudinales y φ3/8” para ligaduras y estribos).

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CAPÍTULO 6. CONSIDERACIONES GENERALES DE LOS MODELOS MATEMÁTICOS

6 CAPÍTULO 6

CONSIDERACIONES GENERALES DE

LOS MODELOS MATEMÁTICOS

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6.1 Consideraciones preliminares

Previo a la creación de los modelos matemáticos de la edificación, es necesario definir ciertos parámetros y condiciones, con la finalidad lograr que el comportamiento de los modelos sea representativo del que presentaría la estructura real en el caso de ocurrencia de un sismo.

6.1.1 Inercias

En la determinación de las inercias elementos estructurales que componen los modelos desarrollados, se tiene que en uno de los modelos matemáticos en estudio se considera el uso de inercia gruesa en los elementos estructurales, mientras que en el resto se consideran vigas y columnas con inercia reducida.

6.1.2 Masas y pesos

Las consideraciones hechas para la determinación de las masas y pesos de los elementos estructurales que componen los modelos desarrollados fueron las siguientes:

− Para el cálculo de las masas y pesos de los elementos de concreto se toma en

cuenta el volumen que ocupan y el peso unitario del concreto (2500 kgf/m3). − El peso de la tabiquería utilizado es de 280 kgf/m2

; para el acabado de los pisos (que es de granito, de 5cm de espesor) se consideran 100 kgf/m2, 10 kgf/m2 como sobre carga de techo (dos capas de manto impermeabilizante de 4mm de espesor)

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y para la consideración de los frisos de techo se utilizaron 43 kgf/m2 (Covenin 2002, 1988); en la Tabla 6. 1 puede observarse un resumen de estos valores.

− Las cargas variables en consideración para los distintos ambientes de la edificación

son: 100 kgf/m2 en techos y volados, 300 kgf/m2 en salones de clases y bibliotecas, 400 kgf/m2 en pasillos, 250 kgf/m2 en oficinas y consultorios, 175 kgf/m2 en baños y 500 kgf/m2 en escaleras (Covenin 2002, 1988); de igual manera, en la Tabla 6. 1 puede observarse un resumen de estos valores.

− Por ser esta una edificación educacional donde puede haber concentración de

público de más de unas 200 personas, se toma en consideración sólo el 50% de la carga variable en el análisis sísmico de la estructura; a excepción del techo, en donde se toma el 0% de dicha carga (Covenin 1756, 2001).

− Aunque en ninguno de los modelos se modelan sistemas de entrepiso (losas), estos

son tomados en cuenta en el análisis como cargas distribuidas sobre las vigas de carga (vigas en la dirección longitudinal); a su vez son tomados en consideración al definir los sistemas de entrepiso, en los modelos matemáticos, como diafragmas rígidos. El peso considerado para estos elementos es de 315 kgf/m2, equivalente al de una losa nervada en una dirección, de 25cm de espesor (Covenin 2002, 1988).