Estudio de sistemas estructurales de concreto armado y albañilería para el diseño sísmico de centros educativos

Abstract

Actualmente, los módulos para colegios empleados por el INFES se estructuran considerando en el sentido transversal muros de albañilería confinada, mientras que en el sentido longitudinal el sistema estructural empleado es aporticado. La presente tesis presenta el estudio de los módulos INFES empleando un sistema estructural de muros de concreto armado en el sentido transversal con el fin de evaluar si se obtienen ventajas en el aspecto estructural y aspecto constructivo. Los análisis sísmicos se realizaron de acuerdo con la norma E.030-2016 para 3 módulos representativos los cuales se denominaron 4A4A4A, 4A4A y 2A2A2A, la nomenclatura empleada obedece a la cantidad de módulos por niveles que posee la edificación. Se determinó que de los tres módulos empleados el que presentaba mayores distorsiones en el sentido longitudinal era el módulo representativo 2A2A2A (sentido longitudinal es más crítico que sentido transversal), por tal motivo este módulo es el que defina la longitud de los elementos estructurales (al ser sistema estructural aporticado se define el peralte de las columnas) a emplear en el sentido longitudinal. Al emplear un sistema estructural de muros de concreto armado en el sentido transversal se obtuvo que la longitud en el sentido longitudinal de las columnas empleadas disminuye en 0.10m con respecto a las columnas empleadas al usar un sistema estructural de albañilería confinada en el sentido transversal. Con el fin de realizar una evaluación económica se desarrolló el diseño en concreto armado de dos módulos representativos denominados AC.4A4A4A.Z4.S2 y MC.4A4A4A.Z4.S2 en los cuales se empleó en sentido transversal un sistema estructural de muros de albañilería confinada y muros de concreto armado respectivamente. Posteriormente al diseño en concreto armado y albañilería realizada a cada uno de los módulos anteriormente mencionados, se realizó el metrado de las principales partidas que sufren variaciones debido a cambios de sección y de refuerzo. Una vez finalizado el metrado, se realizó el análisis de precios unitarios para cada una de las partidas evaluadas, con esto se determinó el presupuesto el cual es más elevado en el módulo representativo MC.4A4AA4.Z4.S2. La diferencia entre estos dos presupuestos es de 0.40% del presupuesto menor. Esta diferencia obtenida es bastante baja (S/. 2145.03), por tal motivo también se determinó el tiempo de programación para cada uno de los módulos en estudio. Se obtuvo que hay una ventaja de 8 días útiles durante la ejecución del proyecto del módulo representativo MC.4A4AA4.Z4.S2 frente al módulo representativo AC.4A4AA4.Z4.S2. Esta diferencia es importante y permite concluir que las ventajas que se obtienen al emplear un sistema de muros de concreto armado (e=0.15m) frente a un sistema de albañilería confinada se traducen en términos de mejor control de distorsiones (componente estructural) y tiempo de programación (componente constructiva).

Currently, INFES schools’ modules are built considering structural confined masonry in the transverse direction, while in the longitudinal direction, the structural design considers a structural frame system. The following research studies INFES’ modules when using a structural system of reinforced concrete walls in the transverse direction, and evaluates the advantages in the structural design and constructability at the same time. The seismic analyzes were made according to the E.030-2016 standard for three representative modules which were named 4A4A4A, 4A4A and 2A2A2A, this nomenclature represents the quantity of modules according to the building´s levels. It was identified that between the three modules, the one that has major distortions in the longitudinal direction was the 2A2A2A module (longitudinal direction was more critical than transversal direction for the analysis). When using a structural system of reinforced concrete walls in the transversal direction, it was concluded that the columns used in the longitudinal direction decrease in 0.10m with respect to the columns of the system of confined masonry in the transverse direction. In order to perform an economic evaluation, two representative modules were designed and those were called AC.4A4A4A.Z4.S2 and MC.4A4A4A.Z4.S2. In the two representative modules, in the transversal direction a confined masonry structural system and a reinforced concrete wall system were used respectively. After the design of the modules was finished, the quantification of the materials of each the main task that suffer variations due to changes of section and amount of reinforcement was done to analyze economic impacts. Finally, when the quantification the materials was finished, the unit prices analysis was carried out for each of the tasks. With this analysis, it was identified that the most expensive module was the MC.4A4A4A.Z4.S2 module. The difference between these two budgets is 0.40% of the lower