UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Y ALTERNATIVA REFORZAMIENTO DEL TEATRO MUNICIPAL DE LIMA INFORME FINAL SOLICITADO: UBICACIÓN: EMPRESA MUNICIPAL INMOBILIARIA DE LIMA S.A. Jr. Ica, Cercado de Lima, Lima CISMID Febrero, 2009 Lima Perú

2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Y ALTERNATIVA DE REFORZAMIENTO DEL TEATRO MUNICIPAL DE LIMA 1. ANTECEDENTES 2. OBJETIVOS 3. ALCANCES ÍNDICE 4. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA 5. ESTUDIO DE PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES 6. ESTUDIO GEOTECNICO Y DE MECANICA DE SUELOS 7. ESTUDIO DE MICROTREPIDACIONES 8. DESCRIPCION DEL MODELO MATEMATICO 9. CONSIDERACIONES PARA EL ANALISIS 9.1 Cargas de gravedad 9.2 Cargas sísmicas 9.3 Combinaciones de carga 10. CARACTERISTICAS DINAMICAS DE LA ESTRUCTURA 11. ANALISIS SISMICO 12. FUERZAS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y VERIFICACION 12.1 Columnas 12.2 Vigas 12.3 Esfuerzo en muros 12.4 Análisis de las losas en el voladizo del 1er, 2do y 3er piso por cargas de gravedad 13. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE LA EVALUACION ESTRUCTURAL 14. PROPUESTA DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL Y REPARACION REFERENCIAS AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 1

3 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES ANEXOS ANEXO I ESTUDIO DE PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES ANEXO II ESTUDIO GEOTECNICO Y DE MECANICA DE SUELOS ANEXO III ARCHIVO FOTOGRAFICO DE AUSCULTACION DE MATERIALES EN EL TEATRO MUNICIPAL DE LIMA ANEXO IV PLANOS DE REFORZAMIENTO AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 2

4 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Y ALTERNATIVA DE REFORZAMIENTO DEL TEATRO MUNICIPAL DE LIMA INFORME FINAL 1. ANTECEDENTES A solicitud de la Arq. Flor de Maria Valladolid Presidenta del Directorio Municipal Inmobiliario de Lima (EMILIMA) solicitó al Centro Peruano-Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres CISMID de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería la Evaluación Estructural y Reforzamiento estructural para el Teatro Municipal de Lima el cual se encuentra actualmente en desuso debido a que sufrió daños a raíz de un incendio el año de 1998 que consumió parte de la zona de tramoya y el interior del escenario. 2. OBJETIVOS Los objetivos principales del presente estudio han sido: 1) Efectuar la evaluación estructural del edificio, de aproximadamente noventa años desde su construcción, en su condición actual frente a las solicitaciones que para este tipo de estructuras el Reglamento Nacional de Construcciones del Perú estipula. 2) Como resultado de la evaluación, plantear una alternativa de solución al comportamiento estructural a través de un proyecto de reforzamiento que intente corregir las deficiencias encontradas en la estructura conservando en lo posible las relaciones de aspecto de los elementos estructurales; así como, los materiales originales utilizados en su construcción. Este proyecto de reforzamiento intenta mejorar el buen comportamiento de la estructura, catalogada como patrimonio histórico, para cargas de gravedad y sísmicas en su conjunto tratando de alargar la vida útil de este edificio y de salvaguardar la vida de las personas allí se congregan. 3. ALCANCES Los alcances del presente informe contempla el estudio geotécnico, estudio de materiales, de vibraciones ambientales, análisis estructural en el edificio y forman parte del informe final del proyecto Evaluación Estructural y Alternativa de reforzamiento del Teatro Municipal de Lima solicitado por EMILIMA. Estudio Geotécnico, a través de la auscultación de la cimentación existente, de calicatas y ensayos de laboratorio. (ver Anexo II) AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 3

5 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Estudio de materiales, a través de la extracción de testigo de concreto endurecido existente en el edificio y la auscultación del refuerzo existente en algunos elementos estructurales (ver Anexo I) Estudio de Microtrepidaciones, se han tomado medidas de los periodos fundamentales en el edificio a través de las vibraciones ambientales. Evaluación estructural del Teatro Municipal de Lima, a través del análisis estructural en múltiples modelos matemáticos, se ha pretendido estimar la respuesta de las estructura para cargas de gravedad y de sismo. (ver ítems 1 al 12). Reforzamiento del teatro municipal de Lima, de los resultados de la evaluación del edificio se considera el reforzamiento del edificio intentado conservar el aspecto (ver ítem 13 y Anexo IV). 4. DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA F B 5 4 Q Escenario Fosa de Orquesta Q B A Corredor Palcos Platea Palcos Corredor A Zona de Platea y palcos del Teatro 3 3 Foyer 2 Hall Principal Zona Frontal del Teatro 1 F D Ingreso B C A 1 N Fig. 1 planta general de la estructura del teatro municipal AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 4

6 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES El teatro municipal es una estructura diseñada y construida con este fin. Tiene un área en planta de 1190m 2 aproximadamente. En planta se distinguen dos áreas bien marcadas la primera es la zona frontal el edificio en donde se encuentra el Hall principal, el Salón de Recepción, el Foyer y las escaleras de acceso a los pisos superiores; y la segunda es la correspondiente a la zona de la platea, palcos y galerías del edificio del teatro. El peso total del edificio es del orden de 5,940tn lo cual corresponde a un peso distribuido del orden de 1.7tn/m 2. La configuración estructural del teatro es irregular en planta y en altura. Esta hecha en base a pórticos de concreto armado y muros de concreto en los dos primeros pisos, así como de mampostería de yeso y arcilla en los pisos superiores. La densidad de muros de concreto en el primer piso del edificio es del orden de 9%. El Edificio correspondiente al teatro es de concreto armado, tiene varios desniveles y alturas que a continuación pasamos a describir: NIV MENSULAS DE CONCRETO ESTRUCTURA METALICA DE TECHO NIV NPT NPT NPT NPT NPT NPT NPT NIV NPT NPT NPT NPT+7.23 NPT+4.81 SALÓN PRINCIPAL NPT+6.10 NPT+3.10 NPT+2.90 NPT±0.00 HALL PRINCIPAL FOYER NPT±0.00 ESCENARIO NPT-2.06 PLATEA NPT-4.20 CAFETERIA HALL FOSA ORQUESTA NPT-3.60 NPT-4.63 Zona Frontal del Teatro Zona de Platea y palcos del Teatro Fig. 2 Corte B-B - Teatro Municipal, obsérvese zona frontal del teatro y zona de platea y palcos La zona frontal del edificio tiene básicamente dos niveles el primero correspondiente al Hall principal tiene una altura de 4.65m aproximadamente y estructuralmente esta compuesto por muros de concreto armado, albañilería y 12 columnas de sección circular; la losa de techo esta apoyada sobre vigas de concreto armado. El segundo piso de la zona en mención correspondiente al AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 5

7 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES salón de recepción tiene una altura de 8.3m aproximadamente y también tiene muros de concreto armado y albañilería; la losa de techo es de concreto armado y esta soportada por vigas invertidas de gran peralte. Por otro lado, el edificio en la zona de platea y palcos tiene forma de herradura en planta, tiene cuatro niveles, cada nivel tiene una zona de corredores y losas en volados correspondientes a los palcos (primer y segundo piso) y zona de galerías (tercero y cuarto piso). El desnivel entre los corredores y las losas en volado en cada nivel es de 0.2m, 1.30m, 1.90m para el segundo tercer y cuarto piso respectivamente. NIV MENSULAS DE CONCRETO NIV ESTRUCTURA METALICA DE TECHO MENSULAS DE CONCRETO PARAPETO EN AZOTEA 4.47 NTT NPT PALCO DE VIUDAS LOSA EN VOLADO DE CONCRETO NIV LOSA EN VOLADO DE CONCRETO PALCO DE VIUDAS NPT CORREDOR CORREDOR PALCOS NPT PALCOS PLACA DE CONCRETO PLACA DE CONCRETO NPT+7.05 CORREDOR CORREDOR PALCOS NPT+6.05 PALCOS NPT+2.90 CORREDOR PALCOS NPT+2.85 PALCOS CORREDOR NPT+0.00 PALCOS NPT-0.30 PALCOS NPT-2.00 PLATEA Fig. 3 Corte A-A - Teatro municipal, en la zona de platea y palcos. En el primer piso, los muros perimetrales ubicados en los ejes A y F son de concreto sin refuerzo con columnas espaciadas aproximadamente a tres metros las cuales están embebidas dentro de las primeras. En el eje circular Q se encuentran una serie de placas de 1.40m aproximadamente y 30cm de espesor con 6 varillas lisas de ¾ de diámetro y con estribos de ¼ de diámetro espaciados a cada 50cm. La losa en volado esta apoyada sobre estas placas y sobre unas columnas de concreto de 15cm x 50cm con un perfil de acero de sección I de con 10cm de peralte en el ala inferior y 10cm de peralte y que están ubicadas al interior de los palcos; esta losa en volado esta conformado por vigas en voladizo de sección 15cm x 20 cm y un perfil de acero al interior de la misma sección que la existente en las columnas y una losa superior se AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 6

8 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES peralte variable que va desde ocho centímetros en los extremos hasta los 5cm en medio de los tramos. La losa del corredor es aligerada y esta apoyada sobre la viga ubicada en el eje Q y la viga perimetral ubicadas en los ejes A y F. En el segundo piso, los muros perimetrales son similares a las del primer piso que son de concreto sin refuerzo y con columnas de concreto armado alineadas con las del primer piso. Existen también placas de concreto armado ubicadas en el eje Q similares a las del primer piso. La losa en volado tiene vigas invertidas (15cm x 30cm) y están apoyadas sobre columnas de concreto armado similares a las del primer piso. La losa del corredor es aligerada y esta apoyada sobre vigas de 15cm x 40cm que están apoyadas sobre la viga ubicada en el eje Q y la viga perimetral ubicadas en los ejes A y F. En el tercer piso, Las losas del corredor están dispuestas estructuralmente de forma similar a la del segundo piso. La losa de la galería tiene una luz en volado de 3.15m y cuenta con un tirante de acero de sección circular de tubo lleno de 4.2cm de diámetro que disminuye la luz del volado a 1.7m y que esta conectada a la viga de gran peralte ubicada en el eje Q. La losa del volado tiene 8cm y esta apoyada sobre un sistema de vigas invertidas de cm x 30cm. En este tercer piso en el eje Q se encuentran 22 columnas de concreto armado de 35cm x 35cm con 4 varillas lisas de ¾ + 2 varillas lisas 4.2cm de diámetro y con estribos de ¼ espaciados a cada 40cm. Los muros perimetrales ubicados en los ejes A y F tienen 12cm de espesor y están hechos de mampostería de bloques de yeso hueco enmarcados en pórticos de concreto armado con columnas de 20cm x 30cm. El cuarto piso es de forma similar a las del tercer piso en planta. Las columnas ubicadas en el eje Q son en este nivel 12 en número que tienen el mismo refuerzo al interior. En este nivel la losa de techo en la zona de los corredores es de 12cm maciza de concreto armado. Los muros perimetrales ubicadas en los ejes A y F de 15cm de espesor son de albañilería con unidades de arcilla maciza con enmarcadas en pórticos de concreto armado con columnas de 30cm x 30cm. El quinto piso en la zona por encima de las galerías, llamado comúnmente palco de las viudas, esta compuesto por pórticos de concreto armado sobre los ejes perimetrales A y F rellenos con muros de mampostería de ladrillos de arcilla. La losa de techo en esta zona es de concreto armado y tiene un peralte de 12cm. En el eje Q se disponen una serie de columnas de 30cm x 30cm y 90cm x30cm. Ubicándose sobre las columnas más anchas unas mensulas de concreto armado de 90cm de ancho y sobre las cuales descansan 5 tijerales de acero de luces que varían de entre los 15m hasta los 20m de luz, estos tijerales existentes están empotrados sobre las mensulas de concreto armado, todos los elementos de los tijerales (brida superior, inferior, montantes y diagonales) están compuestos por dos ángulos de 6 x 6 x ½ y con conexiones hechas a trabes de remaches de acero. Por debajo de estos tijerales de techo se sujetaba el techo interior del teatro ubicado por encima de la platea. En la parte posterior del teatro entre los ejes 5 y 6 y por sobre los el nivel 15.35m se ubica una estructura de dos pisos hecha en base a pórticos de AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 7

9 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES concreto armado con columnas de 60cm x 30cm en el quinto piso y de 30cm x 30cm en el sexto piso. Las vigas en estos dos niveles son de concreto con cartelas en los extremos. Las losas de estas estructuras son de concreto armado de 12cm de espesor. En el eje 5 se puede observar las placas ubicadas a ambos lados del teatro de 25cm de espesor y que en la base están conectadas a través de un muro a manera de viga de cimentación 0.45m x 2m de peralte y con una cimentación de 0.5m de peralte y 65cm de ancho desplantada sobre el terreno. 5. ESTUDIO DE PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES De los resultados del ensayo a compresión a los núcleos de concreto, obtenidos de distintos elementos estructurales del teatro, realizados en el laboratorio de estructuras del CISMID se ha obtenido una resistencia máxima a compresión del concreto del orden de 99kgf/cm 2 en las placas del 1er piso, de 113kgf/cm 2 en las placas del 2do en la zona de palcos del teatro, de 256kgf/cm 2 en las vigas del 2do piso, de 123kgf/cm 2 en las vigas del 3er piso, de 71kgf/cm 2 y 133kgf/cm 2 en las columnas del 3er y 4to piso; y de de 191kgf/cm 2 en las columnas de la estructura por encima del portal del escenario. (Ver anexo II). De resultados hechos en otro estudio sobre la calidad de los materiales realizados por otra institución en noviembre de 1998 se obtuvo que la calidad del concreto en promedio era del orden de 150kgf/cm 2 para las placas P-E en el primer piso, la placa ubicada en el eje 5 tiene una resistencia máxima a la compresión del orden de 105kgf/cm 2 -en el primer piso - 120kgf/cm 2 - en el segundo piso 171kgf/cm 2 - en el tercer piso -; El concreto armado utilizado en las vigas del tercer piso tiene una resistencia a la compresión de 223kgf/cm 2. En las columnas del tercer piso se encontró una resistencia a la compresión del concreto del orden de 168kgf/cm 2 y105kgf/cm 2. En lo que respecta al acero han utilizado las propiedades mecánicas del acero ensayado en el año 1998, en el cual se ensayaron varillas de acero lisas de distintos diámetros utilizadas en la construcción del edificio las cuales tenían esfuerzos de fluencia de entre 2070kgf/cm 2 y 2800kgf/cm 2. Según este estudio las varillas de aceros que datan desde la década de 1920 tenían ductilidades obtenidas de los ensayos mayores a ESTUDIO GEOTECNICO Y DE MECANICA DE SUELOS El estudio de mecánica de suelos consto de la realización de 01 calicata de 3.05m de profundidad y la auscultación de 03 cimentaciones. En donde las conclusiones han sido tomadas considerando los resultados de estudios anteriores realizados en el teatro. De las auscultaciones realizadas sobre la cimentación se encontró que la profundidad de desplante en una zapata aislada es de 50cm por debajo de AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 8

10 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES nivel de piso terminado en la zona de los palcos, mientras que por debajo de las columnas ubicadas en el en el eje Q y en la zona de los sótanos se encontró que la cimentación corrida estaba a 55cm de profundidad. También se encontró en la auscultación realizada en la cimentación de muros ubicada en la zona del sótano correspondiente a la cafetería era de 55cm por debajo del nivel de piso terminado. De los resultados de los estudios se ha encontrado que la capacidad portante para la cimentación desplantada a 55cm por debajo del nivel de piso es del orden de 3.70kgf/cm 2. De acuerdo al Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, el área de estudio se encuentra comprendida dentro de la Zona Sísmica 3 que indica zona de alta intensidad sísmica Para el análisis sismo-resistente de las edificaciones según el RNC se recomienda considerar al suelo del tipo S1 con período Tp(s) = 0.4seg, factor de suelo S = ESTUDIO DE MICROTREPIDACIONES Se ha realizado un estudio de microtrepidaciones ambientales con finalidad de obtener los modos fundamentales de vibración de la estructura en varios puntos y niveles del edificio. De los resultados de los ensayos de micortrepidaciones se ha encontrado que la frecuencia predominante fundamental en la estructura es del orden de 3.5 a 3.3 Hertz correspondientes a un periodo del orden de 0.28seg. Este valor de periodo fundamental ha servido de base para la calibración del periodo de vibración del modelo matemático de corroborando las relaciones de masa y rigidez contempladas en él. 8. DESCRIPCION DEL MODELO MATEMATICO La estructura del teatro Municipal de Lima ha sido modelado con elementos tipo barra (frame) para los elementos columnas y vigas; y se ha usado elementos tipo membranas y platea (Shell) para las placas, muros y losas respectivamente. El modulo de elasticidad utilizado ha sido de 1.1E+6tnf/m 2 para concreto de resistencia máxima a la compresión del orden de entre los 99kgf/cm 2 a 133kgf/cm 2 según los resultados del estudio de materiales. El módulo de Poisson considerado fue de Las cargas de peso propio sobre la estructura han sido modeladas a través del peso propio de los elementos, las cargas muertas adicionales y vivas han sido colocadas directamente sobre los elementos como cargas distribuidas y AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 9

11 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES puntuales. Las fuerzas inducidas por sismo han sido ingresadas a través de un espectro de pseudos-aceleraciones. Fig. 8.1 Vistas del modelo matemático elaborado para la evaluación de la estructura 9. CONSIDERACIONES PARA EL ANALISIS Las consideraciones para las cargas en la estructura son las estipuladas en las normas E020 de cargas y E030 de diseño sismo resistente del Reglamento Nacional de Construcciones del Perú. 9.1 Cargas de gravedad Para el análisis por cargas de gravedad en el presente estudio han sido consideradas todas las fuerzas correspondientes a los pesos propios de todos los elementos, peso muerto y cargas vivas para los distintos ambientes del edificio 9.2 Cargas sísmicas Las cargas de sismo para el análisis sísmico dinámico modal espectral sobre la estructura han sido consideradas tomando en cuenta lo indicado en la norma sísmica NTE 030 del Reglamento Nacional de Construcciones del Perú vigente. Para llevar a cabo el análisis dinámico modal espectral sobre la estructura para la verificación de la misma se han tomado los espectros de diseño correspondientes a los de la norma antes mencionada con los parámetros que se muestran mas adelante. De acuerdo a la Norma de Diseño Sismorresistente se ha considerado para el espectro de diseño los parámetros que conducen a un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones (Sa) definido por: AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 10

12 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Donde: ZUSC Sa = g R Z = 0.4 (Zona 3, Lima - Lima) U = 1.3 (Teatro). S = 1.0 (Tp = 0.4s según condiciones locales). R = Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas, que para nuestro caso es R = (3/4)(4), en ambas direcciones X e Y (muros de baja ductilidad) g = 9.81 (aceleración de la gravedad en m/s2) C = Factor de amplificación Dinámica De acuerdo a esto la aceleración máxima considerada para el espectro fue de 425gals. 9.3 Combinaciones de carga Las combinaciones utilizadas en la presente evaluación estructural para la verificación del diseño de los elementos estructurales del teatro Municipal de Lima son las correspondientes a la norma NTE 060 de concreto armado del Reglamento Nacional de Construcciones vigente y son: C1: 1.5 D L C2: 1.25 D L + Sx C3: 1.25 D L - Sx C4: 1.25 D L + Sy C5: 1.25 D L - Sy C6: 0.9 D + Sx C7: 0.9 D - Sx C8: 0.9 D + Sy C9: 0.9 D - Sy Siendo: D = carga muerta L = carga viva Sx = carga de sismo en dirección X Sy = carga de sismo en dirección X 10. CARACTERISTICAS DINAMICAS DE LA ESTRUCTURA El comportamiento dinámico de la estructura se puede conocer por medio de parámetros principales como: los modos de vibración, los periodos y los factores de participación de masa. Estructuras como la presente de complejas geometrías poseen múltiples modos de vibración que definen su AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 11

13 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES comportamiento dinámico. En esta sección solo se mencionan las principales, escogiendo aquellos que poseen mayor factor de participación de masa; se ha considerado utilizar en el análisis modal espectral cien modos de vibración, con lo cual por lo menos el 98% del total de la masa en la estructura participará en el cálculo de la fuerza sísmica. El primer modo fundamental de la estructura tiene un periodo del orden de 0.36seg y es acoplado en el cual participa el 48% de la masa en las direcciones X e Y respectivamente. Así mismo, el segundo modo fundamental de la estructura tiene un periodo del orden de 0.36seg y también es acoplado en el cual participa el 46% de la masa en las direcciones X e Y respectivamente. Los modos de vibración de la estructura para estos dos primeros modos la muestran en un movimiento de vibración natural con componentes en las direcciones X e Y. (ver Fig y 10.2) a) Vista 3D b) Vista en planta Figura Primer modo de vibración T= 0.36seg a) Vista 3D b) Vista en planta Fig Segundo modo de vibración T= 0.31s. Según los resultados del estudio de microtrepidaciones ambientales se obtuvieron valores periodo de vibración fundamental del orden de 0.26s -0.28s, Estos resultados aunque difieren de los calculados en el modelo matemático son bastante similares desde el punto de vista del cálculo estructural; sin embargo, esta diferencia podría deberse a muchos factores tales como el AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 12

14 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES tarrajeo, que por ejemplo, aunque no tienen un carácter estructural cuando sus espesores no son despreciables pueden aportar una considerable rigidez a la estructura. De los valores obtenidos a través del estudio de microtrepidaciones y los calculados del modelo matemático concluimos que el modelo esta lo suficientemente calibrado para el calculo de la fuerza sísmica ya que las aceleraciones espectrales que serán utilizadas para el análisis sísmico serán obtenidas de la zona plana del espectro de la norma. Otro modo de importancia lo representa el número 64 que tiene un periodo del orden de 0.11seg, con un 6.4% de masa en la dirección X es el segundo modo de vibración fundamental de la estructura en la dirección X; también se puede observar en la forma de modo de vibración se puede observar la vibración del muro por encima de la azotea. (Ver Fig. 10.3). a) Vista 3D b) Vista en planta Fig Modo de vibración Nº 64. T= 0.11s. El modo de vibración numero 79 tiene un periodo de vibración de 0.06seg y con un 5% de la masa vibrando en la dirección Y. (ver Fig. 10.4) a) Vista 3D b) Vista en planta Figura Modo de vibración Nº 79. T= 0.06s. AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 13

15 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Tabla 10.1 Periodos y Factores de participación de masas Modo Periodo Factores de Participación de Masa N (seg) Dir X (%) Dir Y (%) Rot Z (%) % 19.07% 52.96% % 29.03% 2.75% % 0.22% 0.46% % 2.12% 0.01% % 2.01% 0.03% % 0.00% 4.64% % 0.05% 1.17% % 1.61% 0.29% % 0.10% 0.30% % 1.99% 0.19% % 5.06% 1.44% % 5.84% 2.41% % 0.25% 0.32% % 2.69% 1.11% % 0.72% 1.07% % 2.52% 0.48% % 0.02% 1.66% % 1.67% 0.60% % 0.05% 0.87% % 0.70% 0.14% % 3.47% 0.34% % 0.04% 1.84% % 1.86% 0.67% % 0.06% 0.66% % 1.65% 0.65% % 0.15% 0.59% % 0.86% 0.16% La Tabla 10.1 muestra un resumen de los principales modos de vibración y sus respectivos periodos. Además los factores de participación modal muestran la influencia de cada modo a los desplazamientos totales de la estructura. La masa total acumulada que participa en el análisis dinámico es de 96.7% en la dirección X y de 98.2% en la dirección Y. 11. ANÁLISIS SÍSMICO El peso de la estructura para el cálculo del cortante sísmico en la base es de 5,295tn. El cortante basal sísmico es de 2,049tn correspondiente al 90% del cortante estático tal y como se estipula en la norma sísmica E030 En este tipo de edificaciones es dificil hablar de un único desplazamiento tipico por nivel, ya que no se cuenta con diafragmas rígidos y continuos. En tal sentido los resultados de los desplazamientos máximos, debido a la ocurrencia de sismo en la dirección X, en el ultimo nivel son del orden de 9.13cm en la AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 14

16 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES zona posterior del teatro por encima de la zona de los palcos en el 5to piso. Sin embargo, en la zona frontal del edificio los desplazamientos en la dirección X en la losa del techo del segundo piso es del orden de 1.0cm. Fig Deformadas de la estructura debido al sismos en la direcciones X e Y. Por otro lado, ante la ocurrencia de sismo en la dirección Y los desplazamientos máximos en el ultimo nivel son del orden de 8cm en la interseccion de los ejes A y 5, mienrtras que, en la interseccion de los ejes F y 5 es del orden 4.60cm y esto se debe a la existencia de muros de corte paralelos a la dirección Y en el eje F en el tercer y cuarto piso y que es fuente de irregularidad de rigidez vertical en la dirección Y que tiene este edificio. Los desplazamientos en la parte frontal sobre la losa de techo del segundo piso son del orden de 2.44cm en el eje A, mientras que en el eje F el desplazamiento es del orden de 0.9cm. en la figura 11.1 se puede observar la forma de las deformadas de la estructura en planta para sismos ocurridos en las direcciones X e Y. La distorsiones del primer y segundo nivel, debido a la alta densidad de muros de concreto en estos dos primeros pisos son relativamente bajas con valores menores al 1/1000 debido a la ocurrencia del sismo en ambas direcciones como se puede observar en las figuras 11.2 y 11.3 donde se muestran los desplazamientos relativos (Ux, Uy) y las distorsiones (Driftx, Drifty) en distintas zonas de la estructura. AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 15

17 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Fig Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Primer Nivel debido al sismo en las direcciones X (izquierda) Y (derecha) Fig Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Segundo Nivel debido al sismo en las direcciones X (izquierda) Y (derecha) En el tercer nivel se presentan los máximos desplazamientos relativos y distorsiones en las zonas de las galerías laterales del teatro observándose un valor máximo de distorsión (Driftx) de 4.1/1000 en la dirección X, mientras que en la dirección Y el valor máximo de la distorsión es de 4.83/1000 como se puede observar en la Fig AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 16

18 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Fig Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Tercer Nivel debido al sismo en las direcciones X (izquierda) Y (derecha) En el cuarto nivel, las distorsiones máximas son del orden de 2.18/1000 en la dirección X, mientras que en la dirección Y es del orden de 2/1000 (ver Fig. 11.5). Fig Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Cuarto Nivel debido al sismo en las direcciones X (izquierda) Y (derecha) Las distorsiones máximas en la dirección X en el quinto piso (llamado también como el palco de las viudas) es del orden de 1.4/1000 en la dirección X, y de 2.45/1000 en la dirección Y. AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 17

19 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Fig Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Quinto Nivel debido al sismo en las direcciones X (izquierda) Y (derecha) Según la norma técnica de edificaciones NTE-030 Diseño sísmico, se estipula que la distorsión máxima permitida para estructuras de concreto amado dúctiles es del orden de 7/1000 y para estructuras de concreto armado de ductilidad limitada s del orden de 4/1000. Por otro lado, debemos recordar que la estructura en estudio correspondiente a la zona de la platea y palcos del teatro en el 1er y 2do piso se muestra como sismicamente resistente en base a muros de corte de concreto de baja ductilidad. En el 3er es una estructura aporticada con poco confinamiento, y por lo tanto baja ductilidad, y en el caso de los vanos perimetrales, estos están rellenos con mampostería de bloques de yeso. En el cuarto y quinto piso la estructura es básicamente aporticada con poco confinamiento, y por lo tanto baja ductilidad, y con los vanos perimetrales rellenos con muros de mampostería de ladrillo de arcilla. De lo expuesto anteriormente, se puede concluir que la zona mas vulnerable a daño debido a ocurrencia del sismo estipulado en la norma seria el tercer nivel en donde las distorsiones son del orden de 4.6/1000 y tratándose las columnas de elementos de concreto armado con distorsiones máximas permitidas del orden de 7/1000, estas no están confinadas adecuadamente y presentan un concreto de baja calidad en contraste con los elementos comúnmente usados en las construcciones actuales y ampliamente estudiados en laboratorio por lo tanto podemos concluir que las columnas de este nivel podrían sufrir gran daño debido a su baja ductilidad y su demanda considerable. AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 18

20 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES 12. FUERZAS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y VERIFICACION 12.1 COLUMNAS Columnas del tercer y cuarto nivel en eje Q En la zona del pasadizo en el tercer y cuarto nivel, sobre el eje Q, se observa la existencia de columnas cuadradas de 35cm de lado, durante las auscultaciones llevadas a cabo se comprobó que dos de dichas columnas poseían acero de refuerzo longitudinal liso de diámetros 19mm (3/4 ) y 47mm (15/8 ) como se observa en las siguientes fotos. Foto 12.1 Columna ubicada en la parte izquierda del pasadizo del tercer nivel en donde se observa la existencia de acero de refuerzo de diámetros 19mm y 47mm. Foto 12.2 Columna ubicada en la parte derecha del pasadizo del tercer nivel en donde se observa la existencia de acero de refuerzo de diámetros 19mm y 47mm. En base a esto se elaboró los diagramas de interacción para dichas columnas, siendo el modelo considerado el que se observa en la siguiente Figura. Fig Modelo de sección de columna 35x35 de tercer y cuarto nivel AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 19

21 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES P ( kn) 1400 (Pmax) fs=0 fs=0.5fy fs=0 fs=0.5fy Mx (kn-m) (Pmin) Fig Diagrama de Interacción P - Mx P ( kn) 1400 (Pmax) fs=0.5fy fs=0 fs=0 fs=0.5fy My (kn-m) (Pmin) Fig Diagrama de Interacción P - My De las figuras antes presentadas se tiene que la capacidad de la columna a carga axial pura es de 140t ( kn) siendo su máxima capacidad a la carga axial (por efectos de carga axial y flexión) de 112t ( kn). La máxima capacidad a la flexión pura de la sección es de 8.66t-m (85 kn-m) alrededor del eje Y mientras que alrededor del eje X es de 5.61t-m (55 kn-m). AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 20

22 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES La resistencia al corte de la sección de concreto es de aproximadamente 6t debido a que la resistencia a la compresión del concreto es baja. Del análisis se ha encontrado que las fuerzas debido a las combinaciones de cargas, mas criticas, para las columnas en el tercer nivel sobre el eje Q son las que se observan en la Tabla 12.2 y para las del cuarto nivel también sobre el eje Q son las que se tiene en la tabla Tabla 12.2 Combinaciones de carga críticas para las columnas del tercer nivel Combinación P (Ton) V2 (Ton) V3 (Ton) T (Ton-m) M2 (Ton-m) M3 (Ton-m) C C C C C C C C C C C C C C C Tabla 12.3 Combinaciones de carga críticas para las columnas del cuarto nivel Combinación P (Ton) V2 (Ton) V3 (Ton) T (Ton-m) M2 (Ton-m) M3 (Ton-m) C C C C C C C C C C C C C AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 21

23 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Comparando la capacidad de estas columnas al corte con la demanda, se puede decir que estas son sobrepasadas en las columnas del tercer nivel y no así en la del cuarto nivel. En cuanto a la resistencia a la flexocompresión o flexo-tracción de la sección de la columna se puede decir que las demanda es mayor a la capacidad en las columnas del tercer nivel. En el caso de las columnas del cuarto nivel, la resistencia de la columna cumple con las solicitaciones antes mencionadas, sin embargo, debido al poco confinamiento de la sección y la baja resistencia a la compresión del concreto, podemos decir que no hay manera de garantizar un buen comportamiento del elemento para deformaciones mas allá de la fluencia VIGAS En la zona del edificio correspondiente a los palcos y platea del teatro, las vigas del segundo y tercer piso poseen poca luz y por lo tanto el requerimiento de refuerzo longitudinal del elemento es el mínimo según los códigos. De lo observado en campo, el refuerzo existente en estas vigas cumplen con este requerimiento, sin embargo, algunas de ellas presentan daños debido a la corrosión del refuerzo existente que en algunos casos ha desprendido el recubrimiento de concreto. Las vigas correspondientes a la zona frontal del teatro en el Hall de ingreso y el salón de recepción, no presentan daño visible y no ha sido posible la auscultación del refuerzo en ellas debido a que los se han iniciado en esos ambientes los trabajos de restauración. Sin embargo, presentan un dimensionamiento adecuado y en caso de presentarse daño a futuro se recomienda hacer un estudio detallado sobre estos elementos ESFUERZOS EN MUROS Los esfuerzos verticales de los muros perimetrales ubicados en los ejes A y F en el primer piso debido a cargas de cargas de gravedad son del orden de 4.5kgf/cm 2 ; para las placas ubicadas en el eje Q en la entrada a los palcos tiene esfuerzos del orden de 12kgf/cm 2 ; mientras que para las placas ubicada en el eje 5 son del orden de 15kgf/cm 2. En el muro Frontal del edificio se presentan esfuerzos menores de 8.5kgf/cm 2. Para los casos de ocurrencia de sismo los esfuerzos verticales llegan a tener valores máximos del orden de 13kgf/cm 2. En todos los casos la demanda por cargas de gravedad y sísmicas son menores que la capacidad que poseen de estos muros existentes de concreto (ver Fig y 12.5) AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 22

24 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Fig Esfuerzos verticales (kgf/cm 2 ) debido a cargas de gravedad sobre muros del primer piso del teatro Fig Esfuerzos verticales (kgf/cm 2 ) debido a las cargas de gravedad y de sismo en la dirección X sobre muros del primer piso del teatro AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 23

25 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES Fig Esfuerzos de corte (kgf/cm 2 ) debido al sismo en la dirección Y sobre muros del primer piso del teatro Sin embargo, los esfuerzos de corte en caso de ocurrencia de sismo llegan a tener valores del orden del orden de 8kgf/cm 2 en los muros perimetrales ubicados sobre los ejes A y F en la zona de los palcos y platea del teatro. En los muros ubicados sobre el eje curvo Q los esfuerzos de corte son del orden de 4.5kgf/cm 2 a 6kgf/cm 2. Los muros ubicados en la zona frontal del edificio correspondiente al Hall de ingreso y el salón de recepción presentan esfuerzos de corte del orden de 3.5kgf/cm 2 (ver Fig. 12.6). La capacidad al corte del concreto, de resistencia máxima a la compresión del orden de kgf/cm 2, es del orden de kgf/cm 2. Debemos de indicar aquí que los muros antes mencionados no poseen refuerzo por corte con columnas embebidas en él, espaciadas a intervalos de entre los 2m a 4m aproximadamente; y se ha calculado el nivel de la fuerza cortante sísmica en el presente estudio de acuerdo a lo estipulado en la norma técnica sísmica E030 para edificaciones con muros de corte de baja ductilidad. Por lo tanto, los muros que resultan vulnerables para el nivel del sismo estipulado en la norma son los perimetrales ubicados en los ejes A y F en la zona de los corredores y los ubicados en el eje curvo Q del primer y segundo nivel. AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 24

26 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES 12.4 ANÁLISIS DE LAS LOSAS EN VOLADIZO DEL 1er, 2do Y 3er PISO POR CARGAS DE GRAVEDAD Se simuló analíticamente la prueba de carga llevada a cabo en el volado del tercer nivel encontrándose que el desplazamiento vertical máximo de la estructura es de 3.7mm, el cual es mayor a lo observado en el ensayo que fue de 1.82mm. Esta diferencia en la deflexión obtenida del ensayo y del análisis podría deberse, entre otros factores, a que la calidad del concreto utilizado en las zonas del volado es mejor que en la del concreto encontrado en otras zonas del teatro, pero en todo caso ambas medidas de deflexión vertical en las losas del volado de los palcos y galerías no superan el valor máximo permitido por la norma que es de L/180 = 1.75cm. (a) (b) Fig Deformada de la losa debida la prueba de carga (a) Elevación de la estructural en volados (b) deformada de la losa en tercer nivel en volado De los análisis realizados por cargas de gravedad en los palcos del primer y segundo piso, se obtuvieron valores de desplazamiento vertical del orden de 0.9cm y 1.05cm los cuales están dentro de los valores recomendados por la normatividad vigente. AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 25

27 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES 13. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE LA EVALUACIÓN ESTRUCTURAL 13.1 CONCLUSIONES 1. La estructura correspondiente al teatro municipal de lima esta desplantada sobre una área aproximada de 1190m 2, tiene una densidad de muros de concreto no reforzado del orden de 9% y presenta una configuración estructural irregural en planta así como en elevación. 2. El periodo fundamental de la estructura es del orden de 0.28seg según estudios de microtrepidaciones ambientales. El modelo matemático utilizado en el presente estudio tiene un periodo de 0.36seg lo cual es bastante aproximado considerando, entre varios factores, que el tartajeo en esta estructura tiene espesores de hasta 5 cm y aporta una considerable rigidez a la estructura. 3. El concreto utilizado en la construcción de este edificio, según los resultados los ensayos de laboratorio, muestra que la resistencia máxima a la compresión fluctúa entre los 80kgf/cm 2 y 130kgf/cm 2. Sin embargo, existen algunas zonas, como las vigas ubicadas en los corredores del 2do y 3er piso en las que se presentan esfuerzos máximos a la compresión del orden de 200kgf/cm De los resultados de los ensayos de los núcleos de concreto a compresión obtenidos para distintos puntos en la estructura, realizados en el presente estudio y en otro realizado en 1998, se observa que no hay un relación directa entre la baja resistencia a la compresión del concreto existente y la degradación del concreto expuesto a altas temperaturas, debido a que se han obtenido valores del orden de hasta 100kgf/cm 2 en zonas en donde el fuego no afecto la estructura. 5. El refuerzo utilizado en los elementos de concreto armado del edificio son lisos y datan de la década de De los resultados obtenidos de ensayos realizados sobre el acero de refuerzo liso, solicitados por la Municipalidad de Lima en el año de 1998 se observa que el acero tiene un esfuerzo de fluencia entre los 2071kgf/cm 2 y los 2812kgf/cm Los desplazamientos y distorsiones del edificio cumplen con los requerimientos que para estructuras de concreto armado de baja ductilidad que estipula la norma sísmica; sin embargo, las máximas distorsiones se presentan en el tercer nivel con valores de distorsión del orden de 4.83/1000 lo cual puede ocasionar daño considerable en las columnas de concreto armado existentes ya que estas se muestran sin un adecuado confinamiento y con una baja calidad del concreto. AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 26

28 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES 7. Debido a la gran cantidad de muros existentes en el primer y segundo nivel del edificio, los esfuerzos de corte debido a sismo son del orden de 8kgf/cm 2 en los muros perimetrales del edificio en los ejes A y F anexas a las zonas de los corredores; mientras que, para las placas PE-R ubicadas en el eje curvo Q de acceso a los palcos son del orden de 6.0kgf/cm 2 siendo para la calidad del concreto existente el esfuerzo máximo por corte del orden de 5.8kgf/cm 2. En la zona frontal del edificio la demanda de esfuerzo por corte es menor que la capacidad del concreto. 8. De los resultados del análisis sísmico, se ha observado que la demanda por flexión y cortante en las columnas ubicadas sobre el eje Q en el tercer piso sobrepasan la capacidad de las mismas; así mismo del análisis realizado sobre la sección se ha encontrado la baja ductilidad de estas debido al pobre confinamiento y la mala calidad del concreto. 9. En el cuarto piso, estas columnas cumplen con las demandas de la norma sin embargo siguen presentando la misma baja ductilidad debido al pobre confinamiento y mala calidad del concreto. 10. En el tercer piso, los muros de yeso de relleno existentes principalmente en los ejes perimetrales A y F de la zona del teatro correspondiente a los palcos y platea, presentan esfuerzos que sobrepasan ampliamente su capacidad mostrando su naturaleza funcional mas que estructural. 11. En el cuarto piso, los muros de relleno de vanos hechos de mampostería de ladrillo ubicados en los ejes perimetrales A y F en la zona de los corredores de acceso a las galerías del teatro tienen esfuerzos de corte del orden de 2.5kgf/cm 2. Mientras que los del quinto piso tiene esfuerzos por corte del orden de 1.7kgf/cm La placas ubicada en el eje 5 de concreto armado tienen esfuerzos por corte de demanda en caso de sismo del orden 22kgf/cm 2 que es mayor que la capacidad de los mismos y se muestran vulnerables en caso de sismo. 13. Los tijerales ubicados en el 5to piso por encima de la zona de la platea han sido sometidos a una prueba de cargas por parte del CISMID y han confirmado que la exposición al fuego de estos a degradado su rigidez y deben de ser reemplazados. 14. Losa de techo de concreto armado del quinto piso (llamado palco de viudas) presenta daño producido por la el impacto por caída de cornisamientos se muestra agrietado, sin embargo de los resultados de la prueba de carga realizada por parte del CISMID se puede concluir que presentan suficiente rigidez y pueden seguir en uso reparando en daño existente. AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 27

29 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES 15. La losa del techo del tercer piso en la zona de los corredores de acceso a las galerías del teatro presentan acero expuesto y con muestra de oxido en las viguetas de la losa aligerada y vigas y deben de tomarse acciones para la reparación del mismo. 16. Las losas de techo en volado al interior del teatro correspondientes a los palcos y galerías del primer, segundo y tercer piso cumplen ampliamente con las deflexiones verticales máximas permitidas y no se muestran vulnerables para su uso RECOMENDACIONES Se recomienda realizar el reforzamiento de la estructura del teatro tomando en cuenta las siguientes recomendaciones 1. Dotar de capacidad al corte a los muros y placas de concreto armado ubicadas en el primer y segundo piso en la zona de los corredores del teatro. 2. Rigidizar el tercer nivel del edificio de modo de disminuir las distorsiones en este nivel ya que se muestra con una menor rigidez de las existentes en otros niveles ya que los muros de mampostería de blocks de yeso tienen esfuerzos demanda mayores que la solicitación. 3. Aumentar la capacidad de las columnas existentes ubicadas sobre el eje curvo Q en el tercer y cuarto nivel ya que la demanda sobrepasa la capacidad de los mismos ante la ocurrencia de un evento sísmico y estos están pobremente confinados y con una baja calidad de concreto. 4. Aumentar la capacidad de los muros perimetrales de mampostería de ladrillo de arcilla en el cuarto piso. 5. Aumentar la capacidad de las placas ubicadas en el eje 5 a ambos lados del escenario. 6. Reparar y reforzar la losa aligerada de techo y vigas existentes en el tercer piso ubicadas en la zona de los corredores de acceso a las galerías. 7. Reparar daño existente en losa de techo de concreto armado en el quinto piso. 8. Cambiar estructura metálica de techo sobre la platea de teatro. 9. Disminuir la altura del muro ubicado sobre el eje curvo Q por encima de la losa de techo del quinto nivel de AV. TÚPAC AMARU N Lima 25 - PERÚ Apartado Postal Lima 31 Teléfax (51-1) , director@uni.edu.pe 28