La siguiente investigación se realiza por la necesidad de conocer alternativas que cambien la situación de distintos centros educativos que en los últimos años se han visto muy afectados a causa de los sismos ocurridos en nuestro país. Es de suma importancia conocer si los distintos centros educativos resistirán a sismos de grandes magnitudes y si necesitan un reforzamiento estructural para que presenten un buen desempeño o será necesario su demolición y una posterior reconstrucción de acuerdo a las nuevas normas de diseño sismorresistente. El objetivo general del presente proyecto de investigación consiste en definir la opción óptima en términos técnico-económicos entre las dos alternativas planteadas; la demolición y posterior reconstrucción de la estructura, o el reforzamiento de la estructura. Se usan como base en el siguiente proyecto distintas investigaciones de reforzamiento sísmico de los centros educativos en el Perú, investigaciones que persisten en evaluar la vulnerabilidad sísmica. En el presente trabajo se analizan de manera técnica y económica dos alternativas de reforzamiento en sentido longitudinal que serán la colocación de aletas de concreto armado y el cierre de paños con albañilería, métodos que serán aplicados en un pabellón típico considerando parámetros más desfavorables para posteriormente determinar la mejor opción respecto al costo de reparación o de construcción de un nuevo centro educativo. Finalmente, en esta investigación se concluye que es necesario tener no solo un análisis técnico sino también económico ya que en los proyectos de gran envergadura, en el país, cada nuevo sol (S/.) es vital para la elección de la mejor alternativa de mejoramiento o saneamiento de infraestructuras y se recomienda que las futuras edificaciones de centros educativos sean construidas bajo el sistema de pórticos duales, además de aislar la tabiquería de las columnas a fin de evitar la falla de columna corta que es tan recurrente.

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Memoria para optar al título de Arquitecto

Memoria para optar al título de Arquitecto

El Proyecto desarrolla una nueva propuesta de infraestructura educativa a partir de repensar las posibilidades del actual modelo educativo en las zonas rurales. Tras un análisis de los elementos territoriales, se reconoce el potencial de las zonas rurales y se plantea como una solución: el desarrollo de la arquitectura modular que sirve como medio de aprendizaje en los diferentes escenarios y paisajes rurales. De este modo, se propone una primera intervención arquitectónica en el colegio Mateo Pumacahua en la comunidad de Pongobamba, distrito de Chinchero, Cusco. En función de la topografía del lugar se plantea organizar el terreno del colegio con un sistema aterrazado donde el muro de contención hecho de piedra toma protagonismo y se transforma en una pieza que ayuda en la climatización de los espacios de aprendizaje. Además, se desarrollan estrategias que desencadenan en la conexión y creación de nuevos espacios de aprendizaje tales como el colegio, la laguna, el pastizal y el sitio arqueológico. Estos 4 escenarios generar espacios educativos con el potencial del aprendizaje práctico para los niños, de modo que el nuevo currículo escolar incluya su cosmovisión, sus actividades diarias y la relación con la naturaleza dentro de su aprendizaje diario. Así, se plantea que las estrategias de intervención propuestas en estos primeros cuatro escenarios identificados, se logren replicar en los colegios de todas las comunidades, de modo que permita la generación de una red educativa con la que además se revalorice la forma de aprender del niño andino, el paisaje rural y la identidad local.

Para que una estructura sea considerada segura ante un sismo, las normas suelen solo pedir que esta se analice en su rango elástico. Sin embargo, al no contemplar el rango inelástico, estos análisis no contemplan el comportamiento cuando la estructura incurre en daños más severos. Mucha información se pierde y no se tiene un modelo real del edificio. Es por ello que se plantea el analizar una estructura modelada en SAP2000 a un análisis modal-espectral, estático no lineal y tiempo historia para luego comparar los resultados obtenidos. Esto con la finalidad de encontrar las diferencias y similitudes, así como el origen de las mismas. El edificio a trabajar será una estructura de 4 pisos con columnas como principal elemento estructural en la dirección X y placas en la dirección Y. Se propone desarrollar los diagramas de momento-curvatura de todas las secciones del mismo y modelarlo con sus características inelásticas dentro del SAP2000. Con la información completa de la estructura se procederá a realizar el análisis tiempo-historia con el espectro de la norma peruana. Luego se realizará un análisis push-over para obtener una curva de capacidad. Esta será cruzada con el espectro de demanda obtenido por el método de la ATC40 y con ello se tendrá el punto de demanda que será utilizado para la comparación. Finalmente, se utilizarán distintas señales sísmicas con características similares a los sismos limeños y con ellas se realizará el análisis tiempo-historia inelástico. Se utilizará el promedio de los datos obtenidos por cada señal como punto de comparación. Se compararán la cortante basal, el desplazamiento máximo y la aceleración máxima. Estos deberían ser cercanos entre sí, sin embargo, de haber alguna diferencia se procederá a hacer un análisis de causas.

Más del 53% de las pérdidas económicas por desastres se han producido en América Latina debido a la alta vulnerabilidad de sus ciudades. En el Perú, los últimos dos desastres con pérdidas históricas fueron el terremoto de Pisco 2007 y el Fenómeno El Niño Costero 2017. Sin embargo, en ambos casos, los procesos de reconstrucción no han concluido, a pesar de los esfuerzos del Gobierno Peruano por establecer mecanismos financieros con un enfoque integral en la reducción del riesgo de desastres. Uno de los sectores más afectados es el de educación debido a la gravedad de los daños físicos en la infraestructura escolar, tal como señalan reportes de sismos pasados y estudios previos sobre evaluaciones de riesgo sísmico. Bajo esta problemática, el objetivo de esta investigación es proponer una metodología para la estimación de pérdidas económicas en infraestructura educativa con la finalidad de contribuir en la mejora de la planificación de la reconstrucción post desastre. Para lograr este objetivo, se utilizan las metodologías Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño (PBEE) y Building Information Modeling (BIM). A diferencia de otros métodos de diseño tradicionales, PBEE plantea la estimación de variables de decisión, como pérdidas económicas, en función del nivel de daño de la estructura post sismo. Además, el uso de modelos 3D BIM permite incrementar la exactitud de los costos. En ese sentido, en la metodología propuesta se calcula la pérdida económica total de la infraestructura, clasificada en daños directos e indirectos, e incluye los costos de los procesos constructivos requeridos en las etapas de rehabilitación y reconstrucción. En los daños directos se encuentran: (1) escombros generados, (2) daños estructurales y no estructurales, (3) daños en el contenido educativo, mientras que en los daños indirectos: (4) tiempo de inactividad y (5) deserción escolar. La metodología propuesta se aplicó al estudio de caso de colegios públicos peruanos sistema modular 780-PRE, que representan una de las tipologías estructurales más vulnerables y predominantes de la costa central. Los resultados muestran que los costos de los trabajos de rehabilitación, como reparación y reforzamiento, son muy altos en todos los estados de daños de la estructura, más del 70% respecto al costo de reconstrucción. En ese sentido, es conveniente la demolición y sustitución por una estructura sismo-resistente. Otro hallazgo fue identificar que los daños directos son despreciables en comparación con los daños indirectos en infraestructura educativa. Debido al cierre de colegios, a causa de los trabajos de reconstrucción, se produce un incremento de la deserción escolar que ocasiona una reducción de pérdida de ingresos futuros a percibir.

El comportamiento sísmico de los módulos escolares 780 existentes en el Perú ya ha sido estudiado en la dirección longitudinal de pórticos de concreto armado, mas no en la dirección transversal, compuesto por muros de albañilería confinada. Asimismo, la normativa peruana presente no especifica lineamientos a seguir para incluir la interacción suelo-estructura en el modelamiento matemático de estructuras, en especial no hay antecedentes en albañilería confinada. En esta investigación se busca analizar la respuesta estructural sísmica de este tipo de módulo escolar en la dirección de los muros de albañilería confinada, así como comparar las variaciones en sus respuestas, cuando se considera interacción suelo-estructura. En primer lugar, se recopilaron investigaciones acerca de la no linealidad de los materiales, la interacción suelo-estructura y el análisis no lineal en estructuras de albañilería confinada. En suma, se identificó un módulo escolar 780 de tres aulas por piso y dos niveles, ubicado sobre un suelo intermedio, tipo S2 de la Norma E.030 Diseño Sismorresistente (2018). A continuación, mediante un software comercial, se generaron cuatro modelos matemáticos, uno con base empotrada y tres con base flexible para considerar la interacción suelo-estructura. Seguidamente, se aplicó el método pushover de control de desplazamientos laterales, para obtener la curva de capacidad en todos los modelos y comparar sus respuestas. Los resultados muestran un incremento en los periodos fundamentales y desplazamientos laterales, con una disminución en la rigidez inicial y ductilidad estructural, además una casi nula variación de la fuerza cortante basal en los modelos con base flexible respecto al de base empotrada. Estos resultados implican que es recomendable usar metodologías de interacción suelo-estructura para modelar y analizar edificaciones con muros de albañilería confinada con el tipo de suelo utilizado y suelos más blandos a fin de obtener resultados adecuados, que influyen en el diseño estructural.

Los nuevos edificios educativos peruanos son sísmicamente menos vulnerables que los construidos en décadas pasadas. Sin embargo, no se ha evaluado el desempeño que tendrían edificaciones educativas modernas frente a diferentes niveles de intensidad sísmica. El Ministerio de Educación desarrolló nuevos edificios educativos típicos de concreto armado en 2019, en respuesta a las pérdidas económicas y materiales por el Niño Costero del 2017. El presente trabajo evalúa el desempeño sísmico de un edificio típico denominado “Módulo Básico de Reconstrucción (MBR)”, de dos niveles y ubicado en la zona de más alta sismicidad peruana y sobre suelo blando. El trabajo se inició con la revisión del diseño estructural del edificio de acuerdo a las normas peruanas vigentes. Para la evaluación del desempeño, se utilizaron procedimientos de análisis no lineal y diferentes relaciones daño-deformación, provenientes de normas internacionales. La demanda sísmica se definió para 4 niveles de intensidad correspondientes a eventos: frecuentes, ocasionales, raros y muy raros, con períodos de retorno de 45, 75, 475 y 970 años. Los resultados del análisis tiempo-historia no lineal fueron parcialmente coincidentes con los resultados obtenidos por los métodos de análisis espectral no lineal. En cuanto al desempeño del edificio estudiado, los resultados indican que frente a eventos frecuentes, ocasionales y raros el daño estructural sería imperceptible, y solo eventos muy raros causarían daño sería leve. Desde el punto de vista de operatividad, el edificio podría seguir usándose inmediatamente después de eventos frecuentes, ocasionales y raros, y solo luego de eventos muy raros el edificio requeriría de reparaciones antes de reiniciar su uso. Se concluye que el edificio MBR tendría un desempeño sísmico adecuado, de acuerdo a su importancia como edificación en los diferentes niveles de intensidad sísmica estudiados.

El siguiente informe presenta el análisis y diseño estructural en concreto armado del pabellón típico de un colegio ubicado en el distrito de Lince, en la provincia de Lima. El pabellón es de cuatro pisos; cada pabellón cuenta con un pasadizo que une los diferentes ambientes y pabellones que conforman el colegio. Las dimensiones del pabellón son de 10 metros de ancho y 31.65 metros de largo con un área de 316.5m2 de planta prácticamente rectangular. El suelo sobre el cual se apoya la cimentación es una grava pobremente graduada característica de la zona centro de Lima. El estudio indica que el suelo posee una capacidad portante de 4kg/cm2 . La edificación posee una estructura de pórticos y muros de concreto armado. En la dirección Y-Y los muros de corte son los elementos que principalmente resistirán las cargas de sismo y en la dirección X-X las recibirán los pórticos. A continuación, se lista la secuencia de actividades realizadas en esta investigación. Secuencia: a) Definición de la arquitectura. b) Pre dimensionamiento de los elementos estructurales. c) Definición de materiales, resistencias y cargas a utilizar. d) Definición de parámetros sísmicos como zonificación, categoría, factor de amplificación sísmica, parámetro de sitio, peso y coeficiente de reducción según la Norma de diseño sismorresistente E.030. e) Elaboración de modelos para análisis estático y dinámico de la estructura. f) Diseño de los elementos estructurales según la Norma de concreto armado E.060. g) Comentarios y conclusiones.