Comportamiento sísmico y reforzamiento del edificio centro de instrucción de la PIP: pabellón principal

Abstract

La finalidad del presente trabajo es la de estudiar el enfriamiento Sísmico del Edificio del Centro de Instrucción de la PIP (CINPIP), sito en la Avenida Aramburu No. 550 del Distrito de Surquillo-Perú, así como la de preparar un Proyecto de Reforzamiento y Reparación de Daños causados por el sismo del 03 de octubre de 1974. Este movimiento sísmico tuvo una Intensidad VII-VIU de la Escala Mercal Edificada, magnitud aproximada de 7.5 en la Escala de Richter y una duración de 2 minutos y 15 segundos; causó considerables daños sobre todo en la franja de la Costa comprendida entre Cañete y Lima. El Edificio CINPIP tiene una estructuración a porticada y consta de tres pabellones. El Pabellón Izquierdo es de 6 pisos, el Central de 7 pisos y el Pabellón Derecho de 6 pisos más un sótano; los que abarcan un área construida por nivel de 2300 rn2. Cada pabellón posee una Caja de Ascensor ubicada en forma asimétrica, escaleras y juntas de separación Abarcan una longitud en la fachada de 122 m. y transversalmente 18 m, La cimentación consiste de zapatas aisladas. El suelo bajo la edificación corresponde al del Cono Deyectivo del Rio Rímac: Conglomerado seco y compacto, de alta potencia y con la napa freática profunda El método de estudio ha consistido básicamente en lo siguiente. En primera instancia se realizó inspecciones minuciosas del edifico con el fin de identificar los tipos de daños y replantearlos en los planos de “levantamiento de daños" para su posterior Evaluación. En general, estos daños han consistido en fisuramientos de algunos elementos estructurales (vigas y columnas) y de gran parte de las tabiquerías, causados por el cortante sísmico. Estos Últimos elementos, sobre todo de la dirección secundaria, han sido afectados mayormente llegando a ser agrietados en algunos casos. Los mayores daños se presentan en los pisos superiores. No fue afectada la cimentación. Luego, se analizó y verificó la estructura del edificio considerando la acción conjunta de las cargas de gravedad y laterales de sismo, bajo la suposición de que está diseñada y construida para soportar dichas cargas, con el fin de establecer las causas que originaron los daños observados. Se ha llegado a la conclusión de que el edificio no tiene diseño Sismo-resistente, habiéndose considerado solamente las cargas de gravedad, lo que quedó demostrado por la falta de rigidez lateral, falta de ductilidad de los elementos flexibles y deficiencias de estructuración. Al considerar que los pórticos toman el mayor porcentaje del cortante sísmico, ya que la caja de ascensor es el único elemento rígido, los Nudos o uniones de los pórticos tienen deficiencias de refuerzos de acero longitudinales y transversales, aparte de la baja calidad del concreto. La gran densidad de tabiquerías, sobre todo de la dirección principal, evitó la falla o mayores daños en dichos elementos, al absorber y disipar gran parte de la energía sísmica; estos elementos no estructurales al tener gran inercia poseen una rigidez mucho mayor que el pórtico que las enmarcan, pero al no tener la suficiente resistencia sufren daños al atraer gran porcentaje de cortante sísmico. Los fisuramientos que algunas vigas presentan en los niveles superiores, Indican que hubo Inversión de esfuerzos al vibrar el edificio en modos altos y por efectos de "chicoteo" al ser los pisos superiores más flexibles que los Inferiores y un suelo relativamente rígido. En forma similar se explica los fisuramientos de las columnas, Indicando además que muchas de ellas se comportaron como “columnas cortas" junto a las ventanas altas. En resumen, el edificio posee una estructuración deficiente al no tener simetría ni uniformidad, falta de rigidez lateral y falta de ductilidad de los elementos flexibles. Esfuerzos adicionales por impacto o choque de los pabellones contribuyeron en la magnitud de los daños, al no estar limpias las juntas de separación y por deficiencias constructivas de dichas zonas ya que se ha observado falta de uniformidad y verticalidad. Como consecuencia de los resultados del análisis, verificación y determinación de las causas de los daños, se ha visto la necesidad de proyectar el Reforzamiento y Reparación del Edificio CINPIP. El primero consiste en adicionar a la estructura actual Placas de concreto armado, estructurados con criterios sismo-resistentes: Se procura conseguir una mejor distribución de masas y rigideces (simetría y uniformidad), el número y dimensiones es tal que en conjunto absorben y disipan el mayor porcentaje del cortante sísmico, limitando las excesivas deformaciones laterales de la estructura (rigidización). Se procura así mejorar el comportamiento del edificio frente a otros movimientos sísmicos (cambio del comportamiento dinámico) y se trata de conseguir una interacción suelo-estructura tal que los esfuerzos se distribuyan en forma uniforme en todos los elementos, ya que en suelos como el de Lima Metropolitana lo más recomendable es adoptar una estructuración con elementos flexibles dúctiles y elementos rígidos. El segundo caso, la reparación, consiste en la aplicación de métodos de reparación de elementos dañados, con el fin de darles estabilidad y seguridad frente a otros movimientos sísmicos. Seguidamente se hace un Análisis de Costos de Reforzamiento y reparación, de Daños planteado. En esta parte se ha llegado a la conclusión de que el monto de dicho presupuesto asciende al 8.25% del costo actual del edificio lo que hace factible y practicable su ejecución. Especialistas en esta materia, de acuerdo a experiencias en reforzamiento y reparación de edificios, recomiendan que dichos proyectos son factibles y practicables si su monto es inferior al 50% del costo de la obra en la fecha correspondiente. Finalmente se explica el proceso constructivo a seguir en el Reforzó miento y Reparación del Edificio CINPIP; se dan las especificaciones técnicas y se adjuntan en el Anexo los planos correspondientes. Se dan las recomendaciones referentes a la calidad de los materiales a utilizar, del control del proceso constructivo, de la necesidad de las inspecciones técnicas y otras. Se adjuntan en el Anexo un resumen de los Conceptos Fundamentales y Elementales en que deben basarse los diseños de viviendas. Se resalta los objetivos que se debe buscar con una adecuada estructuración y la observancia de los principios del diseño Sismo resistente, teniendo en cuenta que nuestro país se encuentra ubicado en una zona de gran actividad sísmica, Se procura así relievar la necesidad de diseños sismo-resistentes buscando reducir al mínimo pérdidas de vidas humanas y cuantiosos daños materiales.