Sistemas Constructivos No Convencionales - “SCNC”

EDITORIAL
Estimados Colegas Ingenieros:
H
a pasado casi un año desde la entrega de la
última revista
donde nos despedimos y
hacíamos un balance de nuestra gestión durante
los años 2010-2011.
Por razones que ya son conocidas y por mandato
de la Resolución del Tribunal Registral N° 912-2012
SUNARP-TR-L, tuvimos que reincorporarnos a nuestras
funciones que deben al fin concluir este 31 de
diciembre. Todos estos imprevistos entre otros,
afectaron el cumplimiento de metas propuestas por el
Ing. Roque Sanchez Cristóbal quien estuvo a cargo del
Capítulo de Ingeniería Civil de enero a julio del
presente, posteriormente reasumí el cargo por la
prórroga de mandato indicada por SUNARP.
En los primeros meses del año se continuó con algunas
actividades de capacitación, con las limitaciones de no
contar con la disponibilidad de los recursos económicos,
desde agosto hemos procurado intensificar la
actualización de conocimientos con varias conferencias
gentilmente dictadas por destacados profesionales
nacionales y extranjeros a quienes estamos
profundamente agradecidos.
Este año hemos celebrado la Semana de la Ingeniería
Civil compartiendo con la promoción de 1962 en sus
Bodas de Oro y con la promoción de 1987 en sus Bodas
de Plata. La más bulliciosa, alegre y vital ha sido sin lugar
a dudas la promoción de 1962 y sólo me queda
agradecerles por compartir su amplia experiencia de
vida profesional.
En esta última entrega de nuestra revista institucional
hemos tocado temas sobre construcción de sistemas
constructivos no convencionales.
Así mismo, al estar nuestra población rural muy
familiarizada con el adobe, estamos presentando la
propuesta de una vivienda de adobe mejorado con la
prueba de un buen comportamiento ante el sismo del
2007 en el sur del Perú. Por otro lado, especialistas de la
PUCP nos presentan el mejoramiento de las viviendas de
adobe ante exposición prolongada al agua que es un
tema muy relevante para varias zonas de nuestro país.
Entre los grandes proyectos de infraestructura que se
están desarrollando en nuestro país, les presentamos
algunas características del Proyecto Vía Parque Rímac.
Además, resaltamos el tema de ingeniería en protección
contra incendios porque la ingeniería está siempre al
lado de la seguridad y protección de las vidas humanas
en especial.
Igualmente, queremos presentar un importante tema
para reconocer el valioso aporte de la Ingeniería Civil de
los Incas, resaltando que sus magníficas construcciones
no son producto del azar o de la suerte, sino de un
profundo conocimiento de los principios de la ingeniería
basados en las experiencias y buen manejo de la estática
que ha garantizado la permanencia de sus obras por
largo tiempo. Este último punto es muy importante
porque ante el aumento de la capacidad económica,
igualmente se ha incrementado la autoconstrucción y
algunas voces por desconocimiento, las alientan,
porque confían en que sí los incas construyeron
maravillas que permanecen en el tiempo, cualquiera
puede hacer buenas construcciones. Eso no es así
señores, los incas tenían amplios conocimientos
relacionados a la ingeniería civil, como ya afirmamos
anteriormente, y el Colegio de Ingenieros siempre será
claro al señalar que toda construcción debe estar
asistida por un profesional que garantice
consideraciones básicas para desarrollar inversiones en
viviendas de acuerdo a la calidad del suelo y buscando la
seguridad antisísmica.
A la par de este tema, estamos presentando una
propuesta sobre aisladores y amortiguadores sísmicos
para garantizar un mejor comportamiento de la
infraestructura ante sismos severos.
Reiterando mi agradecimiento profundo a todos los que
colaboraron en estos casi dos años y medio, me despido
deseándoles que Dios nos bendiga e ilumine siempre
para ejercer con valores y conocimientos actualizados,
esta maravillosa carrera de la Ingeniería Civil.
Ing. Elsa Carrera Cabrera
Presidente del Capítulo de Ingeniería Civil
Consejo Departamental de Lima - CIP
San Isidro, diciembre de 2012
Revista Ingeniería Civil
1
INDICE GENERAL
10
Mejoramiento
de las Viviendas
de Adobe ante
una exposición
prolongada de
agua por efecto
de inundaciones
20
COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ
Consejo Departamental de Lima
3
8
Experiencias sobre la utilización de materiales
locales en la Construcción de Sistemas
Constructivos No Convencionales -SCNC
Sistemas Constructivos No Convencionales "SCNC" CAÑACRETO
Ingeniería en protección
contra incendios y su relación
con la Ingeniería Civil
22
VÍA PARQUE
RÍMAC, La obra
modelo que
transformará
Lima
Capítulo de Ingeniería Civil
La ingeniería civil
de los incas
y la ingeniería
del presente
26
28
30
Junta Directiva 2010 - 2012
Presidenta
Ing. Elsa Carrera Cabrera
Vice-Presidente
Ing. Leonardo Alcayhuaman Accostupa
Secretario
Ing. Juan José Benites Díaz
Pro-Secretario
Ing. Alejandro Burga Ortíz
Vocales
Ing. José Carlos Matías León
Ing. Daniel Roberto Quiun Wong
Ing. Miguel Luis Estrada Mendoza
Ing. Erika Fabiola Vicente Meléndez
Ing. Felipe Edgardo García Bedoya
14
16
PROYECTO PACARÁN
una alternativa segura
Ingeniería sismorresistente
con aisladores y
amortiguadores sísmicos
Colegiados 2012
Capacitados 2012
Semana de la
Ingeniería Civil 2012
CONSEJO DEPARTAMENTAL DE LIMA
Decano: Ing. Francisco Aramayo Pinazo
Colaboradores
- Ing. Hernán Agustín Arboccó Valderrama
- Ángel San Bartolomé, Daniel Cabrera,
Walter Huaynate y Daniel Quiun
- SENCICO
- Ing. CIP Alfonso Panizo O.
Professor José L. Torero, PhD
- Dr. Ing. Leonardo Alcayhuaman
Accostupa
2 - Ing. Iván Gonzales
Revista Ingeniería Civil
La revista “Ingeniería Civil” no se solidariza
necesariamente con las opiniones expresadas
en los artículos firmados en la presente edición.
Se permite la reproducción parcial o total
de los artículos consignando la fuente.
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Experiencias sobre la utilización de materiales locales en la
Construcción de Sistemas Constructivos
No Convencionales -Scnc
Ing. Hernán Agustín Arboccó Valderrama
[email protected]
INTRODUCCIÓN
En nuestro país, tenemos gran diversidad de
condiciones climáticas, como de regiones
naturales muy diferentes, pasando de Costas
desérticas, a Serranía con picos de más de
6000m, fértiles valles costeros e interandinos y
luego, la gran Selva que ocupa el 50% del territorio nacional, con enorme riqueza forestal
mal explotada.
En la Costa, se encuentran arenas de origen
eólico, suelos granulares de origen aluvialaluvional, conglomerado, arena de río, suelos
arcillosos cercanos a los ríos, en cuyas riberas
se encuentran plantaciones naturales de caña
carrizo, de caña brava o también de bambú.
OBJETIVO
El objetivo del presente tema, es motivar a los
estudiantes de ingeniería civil, para reflexionar
sobre la utilización de los materiales locales en
nuestro país, que viene desde épocas remotas,
y relacionarlas con experiencias relativamente
recientes para buscar aplicaciones que nos
permitan ofrecer alternativas de construcción
de viviendas y locales comunales, desarrollando nuestras regiones, deprimidas económicamente pero que poseen un gran potencial
que puede ser empleado en beneficio de la
población local.
Lima, así como las Huacas: Pucllana, Huallamarca, Pachacámac, Puruchuco, ubicadas en
Lima, entre muchos otros, en las que se construyó con tapiales y adobes de diferentes dimensiones y formas.
Caral – Supe - Lima
Casa con tablones, palmas y cartones
en AAHH en Iquitos - Loreto
Restos arqueológicos de Sechín en Casma
y de Chavín de Huántar – Ancash
Chan Chan – Trujillo – La Libertad
Casas construidas con madera rolliza y
palmas en Moyobamba – San Martín
En la Costa y Sierra, se tienen restos arqueológicos donde los antiguos pobladores emplearon la piedra para construir sus edificaciones,
como se observa en los sitios arqueológicos
de Sechín y Chavín de Huántar en Ancash, las
Chullpas en Puno, así como en Amazonas o
Huánuco y en la ciudad del Cusco.
HISTORIA
En nuestro país existen restos arqueológicos
donde se observa que se empleaba muy bien
la tierra para construir edificaciones, estando
como la mejor muestra, la ciudadela de ChanChan en Trujillo, las Pirámides de Túcume en
Lambayeque, la Fortaleza de Paramonga en
ciones en forma precaria que puede y debe
mejorarse.
En la Selva, se observa el uso de las maderas
rollizas, cañas y palmas para construir sus viviendas, realizando actualmente las construc-
El material mas importante que se utilizó en la
época virreinal, fue la Quincha, producto del
mestizaje entre los materiales y técnicas empleadas por los pobladores prehispánicos y la
tecnología, equipos y herramientas traídas por
los españoles. La quincha constituye la unión
de una estructura de madera formada por pies
derechos, arriostres horizontales y diagonales,
con forros de caña de bambú, caña brava o
de carrizo, revocados con barro y estucado de
yeso.
El comportamiento sísmico de las construcciones de quincha fue tan favorable, que después del terremoto ocurrido el 28 de Octubre
de 1,746, el Cabildo de Lima dispuso que se
utilizara este material en todas las edificaciones a partir del segundo piso, debido a que las
casas de adobe y ladrillo en la ciudad de Lima
y el puerto del Callao habían sufrido una gran
destrucción, salvo las casas construidas con
quincha.
Revista Ingeniería Civil
3
de Capacitación-Producción, participando la
población local con Mano de Obra.
Considerando la gran cantidad de materiales
locales existentes en las diferentes regiones
de nuestro país, mencionados anteriormente,
como ingenieros civiles debemos estudiar la
utilización de materiales que son conocidos
por los pobladores, pero realizando algunas
mejoras que le proporcionen mejor comportamiento sísmico y mejores características de
habitabilidad.
segunda estructura de concreto armado de 5
cm de espesor, que sirve de forro a la primera,
y que puede llevar encofrado perdido realizado con caña bambú abierta y extendida.
Los materiales naturales necesarios para realizar edificaciones de Cañacreto, son:
Madera aserrada de calidad estructural del
grupo C, encofrado o planchas de caña bambú o esteras de caña carrizo; y Suelos granulares apropiados.
Complementariamente se emplean otros
materiales industrializados, de uso frecuente,
como cemento, alambrón de acero, clavos y
alambre.
Este sistema se aprobó el año 1994, habiéndose construido la casa modelo para someterla
a los ensayos de vibración forzada y de carga,
obteniendo resultados satisfactorios con la
recomendación de considerar una carga de
diseño de los muros de corte, de 2.15 tf/m.
Edificaciones con adobe y quincha – Centro de Lima
La utilización de la quincha se fue adaptando a los requerimientos de los usuarios y los
materiales “nuevos” que fueron apareciendo a
través de los años, por lo que se observa en
algunas edificaciones de inicios del siglo XX,
que las construcciones con quincha fueron
empleando pies derechos de madera con relleno de piezas de adobe o unidades de ladrillo asentadas con mortero, dándole más cuerpo y recibiendo mejor acabado en las caras de
los muros, lo que se puede observar en casas
construidas entre los años 1920 - 1,935.
Edificación con una variante de la quincha
en la Urbanización Santa Beatriz - Lima
En la investigación y mejora de Sistemas constructivos, el Ex-ININVI - Instituto Nacional de
Investigación y Normalización de la Vivienda,
desarrolló los estudios de investigación de la
construcción con paneles de Quincha Prefabricada, llegando a construir viviendas demostrativas en AAHH de nuestra capital así como
en provincias. Posteriormente, el año 1,995 el
SENCICO asume las funciones de investigar y
normalizar, absorbiendo al ININVI y construyendo comedores populares y escuelas unidocentes con dicho sistema, bajo la modalidad
4
Revista Ingeniería Civil
Módulo construido con cañas bambú y quincha
prefabricada en el Lote experimental de SENCICO en
Lagunas de Oxidación de SEDAPAL
ASPECTOS CONTRARIOS A LOS SCNC
- La actividad de construcción es un proceso
en el que se tienen diferentes materiales y
calidades para productos prefabricados similares, lo que lleva a desconfiar de las bondades del producto ofrecido y la población
prefiere construir con ladrillo y concreto.
- Prejuicios negativos por considerarlos de
menor valor (status), o de menor resistencia.
- Los Bancos Comerciales no cotizan favorablemente a las viviendas construidas con
SCNC
Casa modelo del SCNC Cañacreto, construida
con dos estructuras, de madera para resistir cargas
verticales y concreto armado para responder
ante cargas horizontales.
SCNC Desarrollados por el Ing. Hernán
Agustín Arboccó Valderrama
CAÑACRETO
R
Sistema Constructivo No Convencional (SCNC)
caracterizado por estar constituido por la integración de dos estructuras, una de madera a
manera de esqueleto, formada por postes, vigas y viguetas de madera, integrada con una
R
Casa modelo terminada
rrollando paralelamente programas de cultivo
de cañas en lagunas de oxidación y reforestación de bosques tropicales que contribuyan
a mejorar el medio ambiente, manteniendo
programas de cultivo y de explotación adecuados.
Como comprobación de los resultados obtenidos de los ensayos realizados sobre la casa
modelo, se construyó un muro de prueba de
2.40m x 2.40m, en el Laboratorio de Estructuras del CISMID – UNI, que fue sometido al
Ensayo estático cíclico por control de fuerzas,
llegando a una carga última de 15.6 tf, (6.5
tf/m) confirmando la recomendación de estimar una carga de diseño de 2 tf/m, que es la
tercera parte de la Carga de Rotura
Este SCNC se aprobó mediante RM 301-94/
MTC-15VC, y se Patentó en INDECOPI, con el
Título N° 0691.
CAÑACRETO MODULAR
Dentro de las funciones de Investigación, en el
año 1,996 el SENCICO aceptó la propuesta del
suscrito para realizar una investigación sobre
la variante modular del sistema Cañacreto R , a
fin de utilizar paneles prefabricados durante el
proceso constructivo, facilitando el desarrollo
de Programas de auto construcción, capacitando a maestros constructores y pobladores,
para cumplir los objetivos de reducción del
déficit de viviendas, comprometer la participación del poblador en satisfacer sus necesidades y construir unidades de vivienda con
un sistema cuyo comportamiento sísmico hubiere sido satisfactorio, como era el caso del
Sistema Cañacreto R .
Variante Cañacreto Modular construida y
ensayada en el CISMID-UNI
Los ensayos realizados sobre los muros de corte arrojaron resultados satisfactorios con un
valor de carga última promedio, superior a 5
tf/m y recomendando asumir igualmente una
carga de diseño de 2 tf/m de muro.
Cabe resaltar que de los estudios de SCNC,
realizados por el CISMID en el año 1998, se
observa que el módulo de dos plantas resistió una carga lateral de 37 tf, casi tres veces su
propio peso, lo que equivaldría a la aplicación
de una fuerza 10 veces superior a la que se hubiera producido durante un sismo similar al de
Chimbote 70’ (286 gal).
VENTAJAS DEL SISTEMA “CAÑACRETO” R :
• Emplea productos locales, naturales y renovables.
• Emplea Mano de Obra local, pudiendo realizar programas de auto construcción (mediante la modalidad de Capacitación - Producción)
• Se requiere de menor volumen de cimentación y por ende, de excavación.
• Los muros tienen un espesor ya acabado, de
aproximadamente 11 cm, permitiendo lograr mayores áreas interiores en los ambientes, lo que en lotes de menores dimensiones
es bastante provechoso.
• El costo de la construcción de un casco se
encuentra en aprox. $ 70 / m2
• Se puede emplear en la construcción de casas de emergencia recuperables
• Se construyen edificaciones de gran resistencia y ductilidad, teniendo menor peso
que similares construidas con materiales
convencionales, lo que conlleva a menores
fuerzas horizontales originadas por movimientos sísmicos, proporcionando mayor
seguridad durante la ocurrencia de un sismo severo.
• Promueve la utilización de materiales naturales, oriundos de nuestra Amazonía y de
zonas rurales, generando puestos de trabajo
en el cultivo, extracción, comercio, transporte, y actividades propias del Diseño y Construcción con estos materiales.
Lo que se desea obtener es una construcción
que emplee materiales y mano de obra locales, así como el que los materiales empleados
sean renovables, como la caña y madera, desa-
En esta forma estaremos consiguiendo bienestar para los pobladores necesitados de vivienda, para los campesinos que cultiven caña
en valles de Costa, Selva y valles interandinos,
así como a los extractores, comercializadores
y transportistas de madera, debiendo mantener obligatoriamente una explotación racional y realizar reforestación de bosques, con
maderas utilizadas comúnmente en construcción, contribuyendo al crecimiento económico del Sector construcción y a las industrias
conexas, beneficiando a las familias peruanas
dedicadas a estas actividades y logrando la reducción de los costos de construcción de la
vivienda para los sectores menos favorecidos.
CONSTRUCCIONES CON TIERRA
De otra parte, si analizamos los resultados de
los censos de vivienda que se han realizado
en el Perú en los últimos 30 años, notamos
que a nivel nacional, existe gran cantidad de
viviendas construidas con tierra cruda (aprox.
40%), sea en forma de tapial o de adobe, pero
este porcentaje va disminuyendo, debido a
que en las zonas urbanas se están demoliendo las edificaciones de adobe para dar paso
a nuevas edificaciones de ladrillo y concreto
armado, generalmente multifamiliares debido a las necesidades del crecimiento urbano
y a los cambios de zonificación. En las zonas
rurales continúa utilizándose el adobe y tapial,
llegando a más del 60% debido a la existencia
del material a costo cero.
CONCRETIERRA
El Suelo-Cemento se desarrolló y patentó en
Estados Unidos hacia la década de 1,920 para
la construcción de carreteras y hacia finales de
la década de 1,960 se trabajó bastante sobre
la estabilización de suelos con asfalto, lo que
dio origen al programa COBE, Construcción
con Bloques Estabilizados, para la construcción de viviendas con mejores unidades de
adobe que no sean afectadas por la humedad, que es el principal problema que produce la desintegración de las mismas, porque el
agua era absorbida por las partículas de arcilla
y al emplear emulsión asfáltica en su elaboración, cada partícula de arcilla es recubierta
por la emulsión asfáltica, que al evaporarse el
agua, deja la partícula aislada y no podrá ser
nuevamente hidratada.
El ININVI construyó varias unidades demostrativas de las cualidades de los bloques estabilizados cumpliendo con los objetivos de un
proyecto pero no se ha desarrollado la intro-
Revista Ingeniería Civil
5
ducción de la tecnología en forma masiva en
la realización de programas de vivienda rural.
Buscando mejorar las construcciones con tierra, el suscrito elaboró bloques de concretierra,
empleando tierra impermeabilizada con acei-
te quemado de desecho, y estabilizada con
un % de cemento menor al que emplearía el
suelo cemento, para obtener a la vez, mayor
resistencia mecánica, lo que permite construir
bloques de menores dimensiones que puedan
ser reforzados con acero, logrando construir
mayor número de viviendas de tierra con una
misma cantidad de material, mejorando así
mismo su comportamiento sísmico.
CONSTRUCCIONES CON ELEMENTOS DE
CONCRETO
Porcentajes de Absorción en el transcurso del tiempo
Muestra
Tiempo de inmersión en agua
5 min. 10 min. 30 min. 1 hora 24 horas
30.2 destruida Adobe
Suelo-cemento 5.9 11.65 12.8
1.0
2.2
2.8
Concretierra II
13.5
3.1
14.2
4.6
Otros SCNC aprobados para su utilización
en nuestro país desde 1970, corresponden a
aquellos que usan componentes de concreto de mayores dimensiones, como bloques,
plaquetas, columnetas, viguetas pretensadas,
losas de concreto a manera de encofrado, etc.
que se están usando bastante actualmente
porque contribuyen a agilizar el proceso constructivo.
CONSTRUCCIONES CON PANELES
BLOQUETAS MACHI HEMBRADAS
PANELES CASA-YA
En los poblados donde existen suelos granulares depositados por la ocurrencia de huaycos,
que presentan una granulometría adecuada
o se pudiera mejorar con la adición de otros
agregados, se hace posible fabricar bloquetas
de suelo cemento, resultando mas económicas al utilizar los materiales locales, y que,
contando con el apoyo de personal técnico
que realicen los trabajos de capacitación, se
pueda desarrollar los programas indicados de
autoconstrucción, ya sea de viviendas o de locales comunales, con estructura de albañilería
armada, beneficiando a los pobladores usuarios, distribuidores, comerciantes locales y en
general, elevando el nivel socio-económico de
la población de las diferentes regiones donde
se apliquen dichos programas.
Buscando emplear materiales locales y construir edificaciones livianas, y mejorando el
panel de Cañacreto, se han fabricado paneles
modulares con bastidores de madera y una
cara de microconcreto, que se ubica hacia el
exterior de la vivienda y después de armada
la estructura de muros, se forra interiormente
con planchas de cemento o de yeso, según el
requerimiento del usuario.
Con este panel se ha construido un núcleo de
SSHH en un local del INABIF en Independencia.
25
20
15
Adobe
10
Suelo-cemento
5
Concretierra II
0
5 min.
10 min.
30 min.
1 hora
24 horas
Ensayos de Compresión
Se utilizó una prensa de lectura digital, de 30 toneladas de
capacidad, obteniendo los resultados promedio siguientes:
Muestra
Resistencia
Adobe
Suelo-cemento
Concretierra II
Rotura a 7 días
Rotura a 28 días
Kg/cm2
Kg/cm2
9.5
9.9
23.0
14.7
17.7
24.0
Estas bloquetas, al estar machihembradas permiten asentar una primera hilada y luego, las
que se asientan son encajadas con las ya asentadas, asegurando el alineamiento y verticalidad adecuados, con mejor apariencia y menor
insumo de mortero en tarrajeos.
Aplicación de mezcla de micro-concreto en
una cara del panel de bastidores de madera
25
20
15
Adobe
10
Suelo-cemento
5
Concretierra II
0
7 días
6
28 días
Revista Ingeniería Civil
Ensamble de paneles para los SSHH de
Adultos Mayores, Damas y Caballeros
Armando las piezas de madera y colocando
el relleno de botellas vacías de plástico
Módulo de SSHH de Adultos Mayores,
terminado con enchapes de mayólica
PANELES HARVAL
Continuando con el estudio del empleo de
materiales de reciclado, se ha diseñado paneles modulares con bastidores de madera, relleno con botellas vacías de plástico desechadas
del consumo de aguas gaseosas y ambas caras con microconcreto, proporcionando mayor rigidez y disminuyendo el sonido “hueco”
de paneles contraplacados.
En lo que respecta a la facilidad de producción
de paneles y de armado de una edificación,
se ha mostrado a los estudiantes del curso de
Industrialización de la Construcción en la FICUNI, cómo se puede construir partes de una
edificación, empleando materiales locales y de
reciclado, trabajados con sus propias manos,
para motivarlos a buscar soluciones de fácil
aplicación y de bajo costo en la construcción.
Construcción de una Caseta de Vigilancia
con los Paneles HARVAL
Colocando la mezcla de microconcreto
en ambas caras del panel ventana
CICLO 2012-1 “Fabricación” de un panel techo
y Ensayos en el LEM-FIC-UNI
Se “fabrica” un panel techo, con los bastidores
de madera y relleno de botellas vacías de 2.5
lt,con refuerzos de acero de ¼” y mallas de
alambre, recubiertas con micro-concreto
CONCLUSIONES
Lo que podemos hacer los ingenieros civiles,
es estudiar y proponer alternativas que
utilicen materiales locales mejorando las
técnicas empleadas ancestralmente, con la
introducción de diseños estructurales que
permitan resistir los esfuerzos producidos
durante la ocurrencia de un sismo severo que
puede presentarse en cualquier momento en
nuestro país, así como evitar que se construya
en zonas de alta peligrosidad, como son los
cauces de ríos, o de huaycos, como se observa
en diversas zonas en nuestro país.
También deben realizarse estudios para
promover la utilización de los recursos
naturales renovables, dentro de los que se
encuentran las cañas carrizo, caña brava y
bambú, las que deben servir para mejorar el
medio ambiente, sembrándose en las lagunas
de tratamiento de aguas residuales, y que
puedan proveer de trabajo en su cultivo,
así como en la elaboración de artículos de
artesanía, para producción de papel o para
la construcción de viviendas y locales de las
comunidades.
Se muestran algunas fotografías de la fabricación de paneles participando con los alumnos
en un Taller del curso de Industrialización de la
Construcción. DAC-FIC-UNI.
CICLO 2011-1 “Fabricación” de un panel Muro
Finalmente, lo que podemos hacer como ingenieros civiles es desarrollar y emplear nuestras capacidades para transformar los recursos
naturales y de reciclado obteniendo buenos
productos para construir viviendas y locales
seguros, en la Costa, Sierra y Selva de nuestro
extenso, variado y generoso país.
Paneles ensayados en el Laboratorio de
Ensayos de Materiales –FIC-UNI
Revista Ingeniería Civil
7
Sistemas Constructivos No Convencionales - “SCNC”
CAÑACRETO
R
Ing. Hernán Agustín Arboccó Valderrama
[email protected]
Los sistemas constructivos no convencionales
difieren de los empleados comúnmente y
que están normalizados por el organismo rector del sector vivienda y construcción.
Paralelamente a la búsqueda de emplear los
materiales locales para construcción de casas
y edificaciones comunales en las diferentes
regiones del Perú, se necesita desarrollar varias
alternativas de “SCNC” que cuenten con la necesaria flexibilidad y al mismo tiempo posean
la suficiente rigidez que permita la construcción de edificaciones seguras ante la ocurrencia de sismos severos que en cualquier
momento se pueden producir en nuestra
región.
Sistemas constructivos empleados en
el Perú, de la quincha al Cañacreto
En el Perú tenemos muchas muestras de empleo de diferentes materiales como caña y barro como se muestra en los restos arqueológicos existentes a lo largo de nuestra costa, que
fue injertada con los conocimientos que trajeron los españoles, desarrollando las construcciones con quincha, que se emplearon desde
el siglo XVI al siglo XX, habiendo demostrado
su buen comportamiento durante los grandes
terremotos producidos en la ciudad de Lima,
desde 1,746 hasta 1,974
Con el desarrollo tecnológico se produjeron
nuevos materiales como cemento y acero,
que al integrarse en una forma mas íntima con
la estructura de madera, se logra construir una
edificación mas liviana y resistente al mismo
tiempo, dado que se consigue aunar la flexibilidad de la caña y madera, con la rigidez del
concreto.
concreto de 5 cm de espesor, reforzado con
dos mallas de acero de ¼”, que puede estar
confinado entre dos planchas de caña de
bambú a manera de encofrado perdido.
• Los estudios se realizaron en los años 1,992
y 1,993 elaborando los cálculos estructurales
y de instalaciones interiores, para una casa
modelo de dos plantas. En el año 1,994
se construyó la casa modelo y se obtuvo
la aprobación del SCNC Cañacreto para
construcción de edificaciones hasta de dos
plantas, por parte del ININVI y la autorización
del MTC, mediante la R.M. N° 301-94/MTC15VC.
CASA MODELO
en construcción y terminada 4
• Las pruebas a las que se sometió la casa durante su construcción, fueron realizadas por
personal especializado del Laboratorio de
Estructuras del CISMID - UNI, determinando
que el SCNC tendría una resistencia de 2.15
tn por cada metro lineal de muro, dentro de
un comportamiento completamente elástico (sin ninguna muestra de defectos).
• En el año 1,995 se construyó un muro de
corte en el CISMID, corroborando los datos
obtenidos en la casa modelo y recomendando una carga de diseño de 2 tf por metro
lineal de muro, antes de presentar ninguna
Variante Cañacreto Modular
Cañacreto - Como Construcción In Situ
• En el año 1,996 con apoyo del SENCICO y
de Empresas privadas se realizó una serie de
ensayos de verificación del comportamiento sísmico de la variante Cañacreto Modular
con la finalidad de realizar construcciones
de cañacreto empleando paneles prefabricados, con una cartilla de instrucciones y
una previa capacitación a maestros y pobladores para realizar programas de autoconstrucción.
• El SCNC Cañacreto consiste en la integración
de dos estructuras, una de material celulósico conformada por postes, vigas y viguetas
de madera, con una segunda estructura de
• En el CISMID se construyó una serie de tres
muros y un Módulo de dos plantas, con
paneles de 4” de espesor para someterse a
cargas cíclicas.
Estructura de la casa modelo
(Observación: normalmente, las casas de
quincha no se destruyen con los terremotos
sino por la falta de mantenimiento y cuidado
de los ocupantes)
Desarrollo del Sistema Constructivo:
8
fisura y llegando a tener una carga máxima
de 6 tf por metro lineal de muro.
Revista Ingeniería Civil
Encofrado de una cara del muro, previo al vaciado
de concreto en el sobrecimiento de 7.5 cm
• Los resultados de los ensayos fueron muy
satisfactorios y se determinó que la variante modular mantiene las características de
resistencia y flexibilidad del Cañacreto aprobado el año 1,994.
• Las cargas horizontales a las que se sometió
el Módulo de dos plantas fueron de 37
tf, equivalentes a casi tres veces su peso
propio, con lo que se demuestra que las
edificaciones construidas con este SCNC
pueden resistir sismos de gran magnitud
y que la falla final sería dúctil, sin producir
desprendimientos de partes que pudieren
sepultar una persona, como suele ocurrir
con una edificación de ladrillo, adobe o
tapial
• Las dimensiones interiores de los ambientes
son mayores que los de una construcción
convencional, porque los muros tienen espesores del orden de 11 a 13 cm terminado,
mientras los de construcción convencional
tienen de 17 a 28 cm
MÓDULO DESPUÉS DEL ENSAYO
(Después de haber sido sometido a cargas
horizontales de tres veces su peso propio)
Y EN PROCESO DE DEMOLICIÓN
Se observa que la estructura se puede reparar
y restituir sus características iniciales)
• Menor Costo de edificación en un 20 a 25%
en la construcción in-situ y de 35% en la
construcción de la variante modular, llegando a un 45 a 50% en caso de emplear la modalidad de autoconstrucción
MÓDULO DE DOS PLANTAS
antes del ensayo (CISMID - UNI)
Las Principales ventajas del SCNC
Cañacreto:
• Menor volumen de Movimiento de tierras y
menor volumen de cimentación.
• Características de acabado son similares a
los de una construcción convencional.
• Emplea materiales locales, desarrollando zonas rurales y forestales.
• Sistema con gran flexibilidad y Resistencia
final, al ser sometido a cargas horizontales
mayores que su peso propio.
• Permite realizar programas de Autoconstrucción, principalmente bajo la modalidad
de Capacitación – Producción, empleando
la Mano de Obra local y los materiales existentes en cada zona.
COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ
CONSEJO DEPARTAMENTAL DE LIMA
Capítulo de Ingeniería Civil
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Revista Ingeniería Civil
9
Mejoramiento de las Viviendas de Adobe
ante una exposición prolongada de agua por efecto de inundaciones
Ángel San Bartolomé, Daniel Cabrera, Walter Huaynate, Daniel Quiun
Pontificia Universidad Católica del Perú
Resumen
económicas para proteger la base de los muros de adobe a fin de que no se socaven por la
acción del agua. Es necesario indicar que estas
soluciones no protegen a las viviendas de adobe contra la acción de huaycos que arrastran
grandes piedras.
Se conoce que los muros tradicionales de
adobe colapsan en forma frágil cuando están
expuestos a la acción de agua por un período
largo de tiempo. Las lluvias copiosas que
La primera solución (muro MC), se basó en
el reemplazo de la base de adobe tradicional
por un sobrecimiento de concreto simple
(no reforzado). La segunda solución (muro
ME), consistió en reemplazar en la zona
expuesta al agua al adobe tradicional por
adobe estabilizado con 5% de cemento. En la
tercera solución (muro MT) se protegió la zona
expuesta al agua con una capa de mortero
cemento-arena (tarrajeo) aplicada sobre una
malla de alambre debidamente conectada al
muro.
Fig.1 - Colapso de viviendas de adobe por inundación en el Cusco en el año 2010.
incrementan el caudal de los ríos producen
inundaciones frecuentes que pueden afectar
a las casas de adobe que se construyen en las
áreas inundables, lo cual es común en el Perú.
Para evitar dichos colapsos, tres técnicas experimentales se estudiaron en el Laboratorio
de Estructuras de la Universidad Católica del
Perú, con resultados satisfactorios. Las técnicasestudiadas fueron simples y económicas, y
tuvieron el objetivo de proteger la base de los
muros de adobe para evitar los efectos negativos de la acción del agua.
El muro MC se construyó con un sobrecimiento
de concreto en reemplazo de las hiladas
inferiores de adobes. En el muro ME las hiladas
inferiores expuestas al agua tuvieron unidades
de adobe especiales, estabilizadas con 5% de
cemento. El muro MT tuvo un tarrajeo externo
de mortero de cemento aplicado sobre
una malla de alambre conectada al muro.
Adicionalmente, con fines comparativos, se
ensayó un muro tradicional (MP).
Los ensayos realizados fueron: succión y
absorción de las unidades de adobe, y un
ensayo de inundación de los cuatro muros.
Los cuatro muros fueron construidos sobre
un canal de concreto armado dividido en
cuatro partes similares. El muro MP colapsó
en forma frágil después de sólo 20 minutos
de exposición al agua, similar a las casas reales
de adobe en áreas inundadas. De otro lado,
los muros MC, ME, y MT soportaron más de 16
días sin daños. El excelente comportamiento
10
Revista Ingeniería Civil
alcanzado muestra que es posible proteger las
casas de adobe contra las inundaciones con
técnicas simples y económicas
1. INTRODUCCIÓN
Como resultado de nuestra diversidad climática, el Perú se ve afectado de manera periódica
por lluvias intensas que generan inundaciones
del tipo fluvial por el desborde de los ríos. Por
otra parte, uno de los defectos más críticos
del adobe tradicional es su alta vulnerabilidad
ante la exposicion prolongada en el agua de
estas inundaciones, que pueden causar el colapso de las viviendas (Fig.1). De este modo fue
necesario realizar esta investigación, donde se
trató de encontrar tres soluciones sencillas y
Adicionalmente, con el objetivo de comparar
las mejoras planteadas, se analizó el caso del
adobe convencional, al cual se le denominó
Muro Patrón (MP).
Se realizaron pruebas de laboratorio consistentes en ensayos de succión y absorción de
unidades de adobe y una prueba de inmersión
de muros con la finalidad de simular los efectos de una inundación controlada y recopilar
datos sobre el desempeño de las diversas soluciones ante periodos tempranos y prolongados de exposición al agua.
2. CANAL IMPERMEABILIZADO
El canal utilizado para la inundación simulada
es una estructura de concreto armado que
MT
MP
MT
ME
MC
Fig.2 – Características del canal y disposición de los 4 muros ensayados.
fue adecuada para cumplir con los requisitos
de impermeabilidad y estanqueidad. La
adecuación consistió en segmentar el canal en
cuatro secciones de iguales dimensiones, con
la finalidad de obtener canales independientes
y de esta forma analizar las variables de
absorción, capilaridad y desempeño a lo
largo del tiempo para cada muro. Se optó
por utilizar cerámicas cortadas fijas en los
extremos del canal. Después, se procedió
con la impermeabilización del canal; este
procedimiento consistió de cuatro pruebas
de estanqueidad, dos reparación de fisuras
y puntos de filtración, terminando con el
impermeabilizado final mediante dos capas
de la base polímera acrílica “Plasticoat”.
3. CARACTERÍSTICAS DE LAS UNIDADES
DE ADOBE Y DE LOS MUROS
El ancho de las unidades de adobe fue dimensionado de tal modo que los muros en aparejo
de soga presenten un espacio de 7.5cm respecto a la cara interna del canal, cuyo ancho
interno era 28cm, de esta manera el ancho de
los adobes fue definido en 13cm, mientras que
su altura fue 7.5cm y su longitud 26cm.
Estas unidades fueron fabricadas por personal
capacitado de una adobera y para el caso del
adobe estabilizado (muro ME), se añadió al
suelo seco 5% (en peso) de cemento Portland
tipo 1, notándose en este caso que la mezcla
húmeda se endurecía
rápidamente.
por variación en la mano de obra.
• Las juntas verticales y horizontales de los
muros tuvieron 1.5cm de espesor y el
mortero fue hecho con el mismo material
utilizado en los adobes.
3.2 Características del Muro Patrón MP
El muro MP no presenta ninguna mejora y el
mortero utilizado fue de barro, hecho con el
mismo material con que se fabricaron los
adobes.
3.3 Características del Muro con
Sobrecimiento de Concreto MC
Para la construcción del sobrecimiento de
concreto simple (no reforzado), se utilizó concreto embolsado de f´c = 210 kg/cm2. No se
detectaron cangrejeras ni fisuras. Este cimiento alcanzó una altura de 30cm por encima
del nivel del agua y tuvo un espesor igual al
del muro, el cual fue construido con adobes y
mortero convencionales (similares a MP).
3.4 Características del Muro con Adobe
Estabilizado ME
En el muro ME desde la base del canal hasta
una altura de 30cm por encima del nivel de
agua, se utilizaron adobes estabilizados con
5% de cemento (en peso), asentados con
mortero de barro estabilizado con la misma
proporción de cemento, mientras que las
hiladas superiores estuvieron compuestas por
adobes y mortero similares a MP.
Las características de los 4
muros aparecen en la Fig.3.
4. PRUEBAS DE HUMEDAD EN LAS
UNIDADES DE ADOBE
Con la finalidad de analizar en la unidad de
adobe el grado de impermeabilización de las
distintas soluciones planteadas, se realizaron
pruebas de Succión en un minuto y de
Absorción en 24 horas, siguiéndose la NTP
399.613 para ladrillos de arcilla cocida, ya que
la Norma de Adobe E.080 no especifica
procedimientos para estos ensayos.
Estas pruebas se ejecutaron sobre 3 especímenes de adobe convencional, 3 de adobe estabilizado con 5% de cemento, 3 de adobe tarrajeado totalmente con mortero de cemento (sin
la malla de gallinero) y 3 de adobe recubierto
totalmente con 2 capas del polímero acrílico
“Plasticoat” (impermeabilizante usado en el canal de
concreto armado).
El adobe convencional
no aprobó la prueba de
succión, desintegrándose
su base en contacto con
el agua, tampoco aprobó
la prueba de absorción al
desintegrarse totalmente.
3.1 Características Comunes de los 4 Muros
• Con excepción del muro
MT cuyo espesor se incrementó por el tarrajeo
colocadoalrededor de
su base, todos los muros
cuentan con las mismas
dimensiones: 1.50m de
alto, 1.65m de largo y
0.13m de espesor.
• Se utilizó el mismo tipo
de aparejo o amarre de
“soga” para el asentado
de los muros.
• Las hiladas impares
estuvieron
compuestas
por 6 unidades enteras,
mientras que las pares
fueron conformadas por
5 unidades enteras y dos
medías unidades.
• Todos los muros fueron
construidos por el mismo
personal para eliminar el
factor de incertidumbre
3.5 Características del Muro Tarrajeado MT
MT fue construido totalmente con adobes y
mortero de barro convencionales (similares a
MP), y luego fue tarrajeado con una mezcla
cemento-arena fina 1:5, de 1.5cm de grosor,
desde la base hasta una altura de 30cm por
encima del nivel de agua. Con la finalidad de
que el tarrajeo no se desprenda del muro (al
humedecerse el adobe se expande), se ancló
al muro una malla de gallinero (alambre
galvanizado), mediante alambre #8 que
atravesó al muro para luego doblarlo 90º y
amarrarlo a la malla con alambre #16.
Para el caso en que se
usó Plasticoat (sólo en la
prueba de absorción), la
capa impermeabilizante se
expandió desligándose del
adobe, por lo que tampoco
aprobó la prueba.
4.1
Resultados
Promedios
de
las
Pruebas de Succión y
Absorción
En la Tabla 1 se presenta
los resultados promedios
de las pruebas de
succión y absorción para
los especímenes que
aprobaron las pruebas.
Fig.3 – Secciones transversales de los 4 muros.
En ambas pruebas puede
notarse que el adobe ta-
Revista Ingeniería Civil
11
rrajeado superó ampliamente al adoTabla 1. Resultados promedios de Succión y Absorción.
be estabilizado al succionar y absorber
Tipo de adobe
Absorción
Succión (gr/min/200cm2 )
menor cantidad de agua, requisito inEstabilizado
(usado
en
ME)
80
16 %
dispensable para mejorar el comportamiento ante la exposición prolonTarrajeado (usado en MT)
16
10 %
gada de agua, en tanto que el adobe
convencional no aprobó ninguno de
se repuso el volumen de agua perdida por
3) Se inundaron los cuatro sectores del canal
estos ensayos y terminó desintegrándose.
absorción de los muros y evaporación. Dupor separado con un volumen conocido de
rante este periodo se dilataron los tiempos
agua.
4.2 Ascenso Capilar en la Prueba de
de medición y reposición de agua, por lo
4) Desde el momento inicial de inundación se
Succión
que no fue filmado, sólo fue documentado
definieron dos periodos:
Al finalizar la prueba de succión (contacto de
mediante fotografías y mediciones diarias.
a. Periodo Corto de Inundación (PCI): hasta
la base del adobe con una película de agua
9) Concluido el ensayo se derrumbaron los
cumplir 72 horas de inundación.
de 3mm de altura durante 1 minuto), pudo
muros desde la hilada superior, llevando un
b. Periodo Prolongado de Inundación
observarse un ascenso capilar del agua en una
registro fotográfico de una unidad por cada
(PPI): desde el final del PCI hasta cumplir
altura de 2cm para el adobe convencional,
2 hiladas para documentar su consistencia
16 días de inundación.
1cm para el adobe estabilizado y 0.5cm para
al tacto y observar cuán húmedo se
el adobe tarrajeado, en una proporción 4:2:1, 5) Durante el Periodo Corto de Inundación
encontraba su núcleo al partirla en dos.
la base del muro pasa de un estado de
respectivamente, por lo que nuevamente el
humedad
natural
a
un
estado
de
saturación.
adobe tarrajeado superó al estabilizado y éste
De no soportar este período se considera 5.2 Comportamiento de los Muros
al convencional.
que el muro no resiste la inundación. Este El muro Patrón (MP) resistió sólo 20 minutos
periodo intenta representar una inundación de inundación (inferior al período corto de
4.3 Variación de Dimensiones en la Prueba
por crecida de ríos en la cual la reposición inundación), desintegrándose los adobes
de Absorción
ubicados en la base para enseguida volcar el
de agua es constante.
El adobe humedecido trata de expandirse volumétricamente, por lo que antes y después de 6) Durante el Periodo Prolongado de muro. Los muros MC, ME y MT soportaron 16
Inundación se entiende que la base del días de inundación y su estado final aparece
haberse sumergido 24 horas en agua se midiemuro se encuentra saturada y que sobrevivió en la Fig.4.
ron sus dimensiones, notándose un incremenal ambiente agresivo. De colapsar un muro
to del orden de 1mm en el adobe estabilizado,
5.3 Cuantificación de Resultados
durante este periodo se considerará que
mientras que el adobe tarrajeado no mostró
Con la finalidad de comparar los resultados de
es resistente a la inundación, pero como
diferencias en sus dimensiones y el adobe
las 3 técnicas que tuvieron comportamiento
producto de esta, sufre daños irreparables
convencional se desintegró totalmente.
satisfactorio en el ensayo de inundación, se
por erosión que conllevan a descartar la
consideraron los siguientes factores:
solución empleada. Este periodo intenta • Grado de Absorción y de Capilaridad en el
5. PRUEBA DE INUNDACIÓN SIMULADA
representar la evaporación paulatina del
EN LOS MUROS
ensayo de inundación de los muros.
agua y el desaguado de la inundación. • Grado de humedad de los adobes al terminar
Cualquier muro que se mantenga en pie
5.1 Técnica de Ensayo
el ensayo de inundación simulada.
luego de este periodo, se considerará como • Consistencia de los adobes de la base al
Después de 28 días de haberse construido
exitoso en cuanto a la mejora empleada.
los cuatro muros, fueron sometidos a una
terminar el ensayo de inundación.
inundación simulada mediante el siguiente 7) Durante el Periodo Corto de Inundación
se realizaron mediciones de absorción y Estos factores fueron cuantificados en
protocolo:
apilaridad cada hora y cada 24 horas se proporciones relativas a la mejor técnica (MC)
1) Para medir la cantidad de agua absorbida
repuso el volumen de agua perdida por para tratar de obtener un “Índice Comparativo
por cada muro, se usó una regla de
absorción de los muros y evaporación. de Daño” ante inundaciones (acápite 5.4).
medición inversa en cada sector del canal,
Durante este periodo se usó una filmadora
con divisiones cada centímetro y con una
de manera continua para registrar el Factor “Grado de Absorción”
altura total de 30 centímetros.
instante de colapso del muro.
2) Para medir la cantidad de agua que sube
En la Fig.5 (izquierda) se muestra la absorción
a través de cada muro por capilaridad, se 8) Durante el Periodo Prolongado de Inunda- de agua (en litros) que tuvo cada muro durante
ción se realizaron mediciones de absorción los 16 días de ensayo. Allí puede notarse una
marcaron niveles horizontales espaciados a
y capilaridad cada 24 horas. Cada semana rápida absorción de agua durante el período
5cm en cada muro.
corto de inundación, mientras
que durante el período largo de
inundación las pendientes de
MT
las gráficas fueron: 4.07, 2.64 y
1.27 litros por día para los muros
ME
MC
ME, MT y MC, respectivamente,
prácticamente en una proporción
MT
ME
3: 2: 1.
Fig.4. Estado final de los muros MC, ME y MT tras 16 días de inundación y estado
de los adobes localizados en la base de los muros MT y ME
12
Revista Ingeniería Civil
Factor “Grado de Capilaridad”
En la Fig.5 (derecha) se muestra el
ascenso capilar (en centímetros)
por encima del nivel del agua que
tuvieron los muros durante los 16
días de inundación. Allí se aprecia
que este ascenso para MC fue de
las soluciones adobe estabilizado (ME) y sobrecimiento de
concreto (MC) solo podrían
aplicarse a viviendas nuevas.
Esta solución MT podría mejorarse empleando un tarrajeo de cemento pulido.
Bibliografía
Fig.5 – Volumen de agua absorbida por los muros (izquierda) y ascenso capilar (derecha)
9cm sin llegar al adobe y se estabilizó a las
48 horas, por lo que al terminar la prueba la
relación por ascenso capilar fue 1.65: 1: 0, para
los muros ME, MT y MC, respectivamente.
Factor “Grado de Humedad de los Adobes”
Luego de terminar la prueba de inundación
en los muros, se desmontaron sus 15 hiladas,
notándose que las 8 primeras hiladas de ME
y las 6 primeras de MT estaban húmedas,
mientras que todos los adobes de MC estaban
secos, por lo que la proporción por grado
de humedad puede fijarse en 4: 3: 0 para los
muros ME, MT y MC, respectivamente.
Factor “Consistencia de los Adobes de la Base”
Al tacto se comprobó que los adobes
localizados en la base (Fig.4) de los muros ME
y MT estaban en un estado de inestabilidad
parcial, mientras que los adobes de MC
estaban secos, por lo que la proporción puede
fijarse en 1:1:0 para los muros ME, MT y MC,
respectivamente.
5.4 Índice Comparativo de Daños ante
Inundaciones (ICD) y Costos
De acuerdo a la importancia de los 4 factores
(indicados en el acápite 5.3) en generar daños
en el muro por inundación, se asignaron pesos
que luego se multiplicaron por los factores y
se sumaron para determinar el ICD de cada
muro. Los resultados aparecen en la Tabla 2,
donde además aparece el costo de cada muro
por unidad de área.
La Fig.6 y la tabla 2 indican que duplicando
el costo del muro patrón (MP), mediante una
solución con sobrecimiento de concreto (MC),
el daño por inundación es prácticamente nulo,
mientras que aumentando el costo del muro
patrón en 15% y 41%, mediante las soluciones
de adobe estabilizado (ME) y tarrajeo de la
base (MT), respectivamente, se logra evitar
el colapso del adobe convencional ante las
inundaciones, aunque la base del muro quede
dañada.
6. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS
• Los ensayos demostraron la alta vulnerabilidad de los adobes convencionales ante la
1. Reglamento Nacional de
Edificaciones (2006). “Norma Técnica de Edificación
E.080 Adobe”. Ministerio
de Vivienda, Construcción
y Saneamiento. Lima, Perú.
2. Instituto Nacional de Estadística e
Informática (INEI). 2007. “Censos Nacionales
2007: XI de Población y VI de Vivienda”. Lima,
Perú.
3. Unidades de Albañilería. Métodos de
muestreo y ensayos en ladrillos de arcilla
usados en albañilería. Comisión de
Reglamentos Técnicos y Comerciales.
INDECOPI. Lima, Perú.
4. San Bartolomé, A. 1994. “Construcciones
de Albañilería - Comportamiento Sísmico y
Diseño Estructural - “. Fondo Editorial PUCP
1994 Lima, Perú.
5. Univision Videos. Reportaje “Inundación
en la ciudad de Ica (flooding of the city
of Ica) - http://www.univision.com/uv/
video/Inundaci%F3n-de-la-Ciudad-de-Icafloodin/id/1988345202
6. América TV. Reportaje: “Lluvias e inundaciones en Cusco - Enero 2010” - http://www.
youtube.com/watch?v=zbPpW5vORu4
7. Videos del capítulo “Albañilería de Tierra
Cruda” del blog http://blog.pucp.edu.pe/
albanileria
acción erosiva del agua, registrándose un
tiempo estimado de colapso de la estructura de 20 minutos, con un tipo de falla frágil.
Obviamente el tiempo señalado dependerá
del espesor y de la consistencia del adobe.
Por lo tanto, se recomienda evitar el uso del
adobe convencional en zonas donde la probabilidad de ocurrencia de inundaciones sea
elevada.
• La técnica con mejores resultados contra el
colapso por inundación prolongada fue la
utilización de un sobrecimiento de concreto
simple en la base del muro de adobe convencional, con un peralte 30cm mayor que
la altura de agua esperada. En esta técnica
sólo se observó un ascenso de agua por capilaridad de 9cm en el concreto que no llegó
a afectar a ningún adobe. Con esta técnica
se duplicó el costo del muro de adobe convencional. Para abaratar costos, es necesario
estudiar esta solución utilizando un sobrecimiento de concreto ciclópeo o de albañilería
de arcilla industrial.
• Si se busca una solución acorde con la realidad económica peruana, se
concluye que de las dos propuestas restantes (adobe estabilizado ME y tarrajeo de protección en la base del muro
MT de adobe convencional),
la solución tarrajeo de la base
(MT) proporciona mejores resultados al presentar menor
ascenso de agua por capilaridad y menor absorción de
agua, aunque su costo es 23%
mayor al de la solución adobe
estabilizado (ME).
• La solución tarrajeo en la base
(MT) podría aplicarse a vivien- Fig.6 – Índice Comparativo de Daños (ICD) normalizado al muro menos
dañado (MC) y costos normalizados al muro patrón (MP).
das existentes, mientras que
Peso
MP
ME
MT
MC
Tabla 2. Índice Comparativo de Daños (ICD) y Costos
Factor
Factor
Factor
Factor
ICD
Capilaridad Absorción Humedad Consistencia
10
30
10
50
100
Colapsó a los 20 minutos de iniciada la inundación
1.65
3
4
1
197
1
2
3
1
150
0
1
0
0
30
Revista Ingeniería Civil
Costo 2
Soles/m
31.37
36.02
44.23
58.69
13
PROYECTO PACARÁN
una alternativa segura
SENCICO
El Perú se encuentra ubicado en lo que
se conoce como Cinturón de Fuego, al
igual que Ecuador y Bolivia. Es una zona
geográfica de la costa del Océano Pacífico
de alta intensidad sísmica. De igual modo,
por su ubicación geográfica, las Placas de
Nazca, también ubicadas en costas peruanas,
hacen que nuestro país sea una zona de alta
vulnerabilidad frente algún evento sísmico.
Uno de los sismos más relevantes de nuestros
tiempos se produjo el 15 de agosto del 2007,
y tuvo como epicentro la región de Ica y
Nazca, lo cual si duda, trajo consigo tragedia y
pérdidas humanas como materiales.
El adobe es una pieza de construcción hecha
de arcilla, paja y arena en forma de ladrillo.
Toda esa mezcla es puesta a secar al sol.
Con este material se construyen paredes y
muros de diversas edificaciones. La quincha,
por su parte, es un sistema tradicional de
construcción proveniente de Sudamérica que
consta de un entramado de caña de bambú
recubierto de barro. La unión de adobe en
el primer nivel y quincha en el segundo nivel
se convierte en un sistema constructivo que
no sólo brinda una calidad estancia sino que
además la convierte en una vivienda segura
frente a sismos severos.
EL PROYECTO PACARAN Y
VIVIENDAS DE ADOBE MEJORADO
Tras 30 años de investigación del adobe como
material de construcción en nuestro país, se
propuso el uso de este material, aplicable con
ciertas condiciones, incluso en zonas sísmicas
y teniendo en cuenta los criterios de diseño
arquitectónico, diseño estructural y acabado
de las edificaciones. La Norma Técnica de
edificación E080 ADOBE, del reglamento
Nacional de Edificaciones. Elaborada por la
gestión y coordinación de SENCICO, reúne
los conceptos de diseño y construcción del
adobe.
Este sistema, ampliamente estudiado ha sido
mejorado con técnicas que le dan resistencia
frente a movimientos sísmicos de mediana
intensidad y a una mejora en las condiciones
de funcionalidad confort y durabilidad. Su
aplicabilidad se extiende a zonas rurales y
semirurales de la costa sierra.
Desde noviembre de 2005 a abril de 2006, la
gerencia de Investigación y Normalización de
SENCICO realizó un programa de capacitación
14
Revista Ingeniería Civil
sistema de teclado con estructura de madera y
cerramiento de caña de torta y barro.
La Gerencia de Investigación y Normalización
de SENCICO incluyó en su programa de
investigación del año 2006 el estudio de
edificaciones mixtas de adobe en el primer
piso, y quincha en el segundo, con el
El uso del adobe y de la
quincha en el Perú se remonta
a épocas virreinales, épocas
en las que las disposiciones
oficiales obligaban a utilizar
este material. El adobe era
utilizado en el primer piso,
mientras que la quincha en el
segundo debido a su resistencia
símica comprobada en los
sismos ocurridos en los siglos
XVII y XVIII, el particular los de
1687 y del 1746.
para la construcción de viviendas a b ase
de adobe mejorado en las localidades de
Lunahuaná y Pacarán en Cañete. Debido a
la alta vulnerabilidad sísmica de la zona, se
tuvo en cuenta las consideraciones en el
manejo de criterios de diseño y construcción
recomendados en la Norma E80 ADOBE, para
el caso de zonales sísmicas.
Este tipo de vivienda contaba con dos tipos
de materiales de acuerdo a la ubicación de
la planta : Primer piso con paredes de adobe
reforzados vertical y horizontalmente con caña
y una solera de madera donde se conectan
los parantes de los bastidores de la quincha
empleada en el segundo piso. Las paredes
son prolongadas formando una especie de
mocheta.
Se construyeron dos tipos de viviendas en
Lunahuaná y otras dos en Pararán. Ambas de
adobe con un refuerzo similar al anterior y un
objetivo de tener un informe que demuestre
su resistencia ante algún movimiento de esta
naturaleza. Con este estudio se pretendió
demostrar el comportamiento de la conexión
quincha-adobe así como el del piso de madera
como diafragma y su influencia de este en el
comportamiento del muro. Este estudio se
desarrolló con la asesoría del Ing. Luis Zegarra
Ciquero, Profesor de la Pontificia Universidad
Católica del Perú.
CARACTERISTICAS DE LOS
PROTOTIPOS DE ENSAYO
Se construyeron dos modelos a escala
equivalente al 85% de la escala natural, en
forma de prisma rectangular recto, de 3.16m,
con ventanas laterales de 1m x 1m y dos
puertas de 1.0 x 1.67m, esto en el segundo
nivel.
Esta estructuración se realizó de acuerdo a los
criterios establecidos en las normas de diseño
de adobe y las recomendaciones técnicas
dadas para la construcción con quincha
prefabricada. De igual manera, la verificación
se realizó considerando las condiciones del
suelo y los parámetros de zonificación sísmica
correspondientes.
Estos módulos fueron
sometidos a ensayos de simulación sísmica,
aplicando las rectificaciones correspondientes
a sismos reales de intensidad creciente. El
primer modulo fue sometido a cinco ases de
movimientos, la primera fase corresponde a
movimientos de 1.5mm de desplazamientos,
que crea (en escala) sismos recientes muy
leves; las fases siguientes 2, 3, 4 contienen
desplazamientos de frecuencia creciente,
es decir simulaciones sísmicas de mayor
intensidad, hasta llegar a la fase 5 de 15mm.
De desplazamientos, que corresponde a
sismos severos.
El modelo de construcción a escala fue
sometido hasta 6 fases. Las cinco primeras con
las mismas características del primer módulo,
explicado líneas arriba y en la sexta fase, se
utilizó la intensidad a escala del terremoto
ocurrido en 1970, captado por el Instituto
Geofísico del Perú, con las señales sísmicas
peruanas de mayor poder destructivo.
EL RESULTADO DEL ESTUDIO
Los modelos construidos en escala y sometidos
a las pruebas de rigor, frente a un eventual sino
no se derrumbaron, aún en las etapas de fases
mayores con movimientos telúricos severos.
Además, estos ensayos han demostrado la
importancia de los refuerzos colocados en la
albañilería de adobe, que consiste en refuerzo
horizontal interior de la caña y viga solera.
Todo el resultado del estudio llega a
la conclusión comprobada de que las
construcciones hechas a base de adobe
mejorado pueden resistir sismos de median y
gran intensidad. La relevancia del revestimiento
con malla electrosoldada asegura una mayor
resistencia ya que disipa sustancialmente la
energía que se dispersa durante un sismo.
Cabe indicar que este proyecto participo en el
concurso UN HÁBITAT de Naciones Unidas y el
Municipio de Dubái, efectuado en Noviembre
de 2012 logrando clasificarse entre las 100
mejores prácticas a nivel mundial.
En el marco del Premio Internacional de Dubái
2012 sobre Mejores Prácticas para transformar
N° Referencia
Dubai -2012
PER254-12
A PRUEBA DE SISMOS
Es de suma importancia hacer mención a la mayor prueba exitosa del proyecto Pacarán.
Durante el lamentable sismo acaecido el 15 de agosto del 2007 de magnitud 7.5 con epicentro
en la ciudad de Ica Perú, las viviendas de adobe mejorada, ya entontes construidas gracias al
Proyecto, pasaron la prueba de mayor rigor superando el evento natural exitosamente, pues
se contuvieron en pie resistiendo los 7.5 grados que sacudieron el país entero.
Como se ve, el mérito a este noble y profesional proyecto no es en vano. Este sistema de
construcción puede salvar la vida de muchas familias que no disponen de una economía
suficiente para construir o adquirir una vivienda de concreto. Es importante recalcar que el
proyecto está dirigido a una capa de la sociedad menos beneficiada dándole una alternativa
de bajo costo y de mucha rendición y donde la calidad no se deja de lado. Este es el proyecto
Pacarán.
las Condiciones de Vida, el Comité
Técnico evaluador se reunió en la Dubái,
Emiratos Árabes Unidos y seleccionó
las 100 Mejores Prácticas presentadas
a nivel mundial. El proyecto Pacarán
de SENCICO se encuentra dentro de
este selecto grupo de iniciativas a nivel
mundial. Formar parte de esta selección
es un reconocimiento internacional
muy importante para las organizaciones,
las cuales serán distinguidas con un
certificado de mención como Mejor
Práctica otorgado por Naciones Unidas.
Esta distinción obliga al SENCICO a renovar
sus esfuerzos en investigaciones y proyectos
Título
tendientes a mejorar las condiciones de vida
de nuestra población.
Construcción con Adobe Mejorado y Construcción Mixta de Adobe y Quincha
en Zonas Sísmicas: Viviendas seguras para la vida de la comunidad. (SENCICO)
Región
Clasificación
Lima/Cañete / Pacarán - Lunahuana
Revista Ingeniería Civil
Buena
Práctica
15
Ingeniería en Protección contra incendios
y su relación con la Ingeniería Civil
Ing. CIP Alfonso Panizo O.
Engineering Services S.A.C. / Sociedad Nacional de Protección Contra Incendios - Lima, Perú
Professor José L. Torero, PhD
The University of Queensland - Australia / BRE Centre of Fire Safety Engineering - Edimburgo, Escocia
Previo al desarrollo del presente concepto que expondré líneas mas adelante, deseo a agradecer sinceramente a la Directiva del Capítulo de Ingeniería Civil
esta oportunidad, en la que me permiten expresar la relación entre las ingenierías en materia de protección contraincendios. Fundamentalmente deseo
resaltar esta oportunidad de mirar al futuro, que nos permite abrir puertas, a un inimaginable futuro, con el propósito de mejorar la protección contra
incendios en el Perú y, sobre todo, terminar con los mitos sobre esta disciplina, lo que nos ayudará a tomar soluciones de primer nivel, para estar al alcance
de las nuevas creaciones y arte que vienen innovando los arquitectos nacionales y extranjero, así como los requerimientos del mercado.
Introducción
El diseño y protección de estructuras para
garantizar un adecuado comportamiento
en caso de incendios, es uno de los temas
poco analizado en la Ingeniería Estructural,
más aun al no existir ningún requerimiento
en el Reglamento Nacional de Edificaciones
(RNE). Tanto las distintas herramientas, como
las normas, reglamentos y pruebas estandarizadas vienen siendo utilizadas, durante décadas, para diseñar estructuras sin un mayor
entendimiento de los objetivos, ventajas y
limitaciones de las mismas, con buenos resultados, ya que los grandes factores de seguridad así como la robustez de la estrategia de
protección contra incendios en edificaciones
convencionales han dado como resultado un
número muy reducido de incendios que han
comprometido las estructuras, por ende existe una confianza generalizada en las metodologías existentes.
Sin embargo, las últimas dos décadas se han
caracterizado por una gran innovación en la industria de la construcción, que ha desplazado
el diseño estructural fuera del área de confianza en la cual se desarrollan las metodologías
tradicionales de protección contra incendios.
El resultado ha sido un renacimiento del diseño estructural explicito para garantizar el buen
comportamiento de una estructura en
caso de incendio, que ha llevado a la
evolución de normas y reglamentaciones a la vez que el desarrollo de metodologías de calculo que establecen el
desempeño de una estructura en caso
de un incendio. En esta breve reseña
se presenta un resumen de esta evolución.
La Estrategia de Protección
Contra Incendios
Para poder comprender la importancia de la ingeniería civil como parte
del concepto de protección contra
incendios, y desmitificar el concepto
16
Revista Ingeniería Civil
de que esta protección se basa en “agua”, para
extinguir, es fundamental que se involucren
en la disciplina o ciencia de xx ..yy ..zz y comprendan tres escenarios:
plásticos o los líquidos combustibles e inflamables. En cada caso la capacidad de entregar calor proveniente del incendio también es
distinta.
• Dinámica de los incendios, la evacuación y
la resistencia estructural al fuego.
• Capacidad de contención y control de los
incendios.
• Asegurar la estabilidad estructural y protección de los respondedores.
Lo que nos interesa conocer es:
Los incendios ocurren, y no vamos en esta
oportunidad a analizar “probabilidades” de
ocurrencia, de hecho esta ciencia se basa en
que “existe” una determinada carga térmica en
los diversos materiales combustibles de un determinada edificación. Así tenemos que cada
material, en función a su composición química
y estructura molecular, se “quema” a distintas
velocidades y libera una determinada cantidad
de calor, con la consecuente perdida de masa
y generación de humo. Por ahora dejemos el
“humo” para otra oportunidad, y concentrémonos en la cantidad de calor generado y la
masa de los combustibles.
La velocidad de quemado se refiere a cuan
rápido arden los materiales, ya que dependen
de su composición química. La madera tiene
un proceso de combustión más lento, que los
a. Cuánto calor libera determinado “tipo” de
incendio, se refiere a cuál es la “potencia” de
este incendio (Kw/h) para comprender cuál
será la intensidad y geometría de la llama,
y con esto comprender cuánto calor será
trasmitido a la estructura. Cálculo básico
también para comprender cuánto humo
se podría generar.
b. Sin embargo, también hay que conocer
la “masa” de material incendiado para
conocer el tiempo potencial de duración
de un incendio y, con ambos parámetros,
establecer el tiempo de resistencia
estructural al fuego.
c. Ambas informaciones básicas (tipo
de material y cantidad) establecen la
clasificación de riesgo de los incendios, en
base a los Kcal /m2 como ligero, ordinario y
alto.
La fórmula ideal es que la velocidad de quemado de un material genere el tiempo suficiente
para que las personas puedan evacuar
(hoy traducido como distancia de viaje del evacuante) y que el tiempo que
dure el incendio, léase el consumo de
toda la masa combustible, pueda ser
soportado por la estructura.
En resumen, lo más importante es
que el tiempo de “estabilidad” que
proporciona una estructura, en caso
de incendios, que soporte todo el
tiempo que involucre este proceso de
quemado, debido a que es la “única”
redundancia del sistema, convirtiéndose en indispensable. La estructura
no debe colapsar a consecuencia de
un incendio.
Relación entre la resistencia
estructural al fuego y la
intervención de bomberos
¿Entonces cual es la relación de los
Bomberos y la resistencia estructural al fuego?, inimaginable, y para
pasar de conceptos empíricos a
ingeniería, hay que comprender
que la experiencia de campo vivida
por los bomberos indica que en el
Perú, por ejemplo, que los almacenes colapsan (situación natural sin
rociadores), que los techos de casi
la mayor parte de industrias incendiadas han colapsado en 10 a 15 minutos. Esta
experiencia de vida hace que la estrategia del
combate del incendio se modifique, pasando de un ataque frontal, directo del incendio,
dentro de una edificación (ataque ofensivo), a
una táctica de “irse” atrás y proteger la vida de
los bomberos, con tácticas defensivas, y protección de exposiciones vecinas, lo que prácticamente elimina la posibilidad de que los
bomberos puedan tener control del incendio
y reducir la severidad el incendio.
Un ejemplo sencillo, fue el incendio del Teatro
Municipal de Lima en (Agosto 2, 1998fecha) en
donde en los primero 15/20 minutos, los bomberos se encontraban en el interior del teatro
combatiendo el incendio, en un esfuerzo importante para salvarlo, con todas las limitaciones, por todos conocidas, sin embargo, dentro
de la evolución normal de un incendio, la estructura principal del techo colapsó completa,
literalmente se desprendió de su base, cayendo sobre las butacas, incrementado considerablemente el incendio, dando la “señal” al jefe
de los bomberos de que la estructura no era
segura y, por falta de información confiable, se
optó por cambiar la estrategia de ofensiva a
defensiva, puesto que la prioridad es proteger
a las personas.
Como se comprenderá, la resistencia al fuego de la estructura es un factor fundamental,
entonces, el tema central es qué ofrece la ingeniería para resolver estos problemas que
conllevan:
* Perdida de vidas
* Pérdida de infraestructura
* Pérdida de continuidad del negocio de los
inversionistas, que son parte de la economía
nacional.
En ese entorno nos encontramos ante grandes interrogantes e inquietudes, como cuál
es el papel que juegan las regulaciones, los
proyectistas, las constructoras, los instaladores
y las autoridades, principalmente el regulador,
el Ministerio de Vivienda.
Lo que viene sucediendo en el país, en materia de resistencia estructural al fuego es que
desde el año 1970, en el antiguo Reglamento
Nacional de Construcciones (RNC) y, ahora, a
partir del 2006, con el actual RNE aún NO se
establece “dónde” y “cómo” se requiere la resistencia al fuego; así, LEGALMENTE se permite
que se construyan una serie de edificaciones
sin resistencia estructural al fuego, en donde
existe el riesgo potencial de colapso estructural. En este sentido, es de verse que en el
Ministerio de Vivienda no se toma con la suficiente celeridad “procesar” una modificación,
mejora o ampliación, por ejemplo, a la escasa regulación vigente hasta el día de hoy no
asimila la importancia de “establecer tiempos
de resistencia estructural al fuego”, a pesar que
hay una propuesta desde hace más de 5 años
en el citado ministerio.
Innovación en Arquitectura - Estructura, construcción y materiales.
Hoy en día, la innovación en la construcción,
junto con el incremento en la velocidad de
ejecución, nos lleva a soluciones mixtas de
acero y concreto, así, por ejemplo:
• Tiendas y supermercados con columnas de
concreto y vigas de acero sin protección al
fuego y con una solución de “conexiones”
en donde no se consideran las diferencias
de dilatación entre los materiales en caso
de fuego, genera una situación que “apura”
el colapso estructural, ya que es común ver
en condiciones desfavorables, en caso de
incendio, empalmes de vigas I / H de tipo
lateral con vigas de concreto, en donde al
no expandirse el concreto, la viga de acero
tenderá a “deformarse”.
• La búsqueda de lograr espacios más
amplios, abiertos, sin obstáculos, y salir del
comportamientos ya conocidos, nos ha
llevado a soluciones de vigas pre-tensadas
y post- tensadas, y otras soluciones, muy
innovadoras, en cuanto al diseño de losas.
Siendo que en estos diseños, generalmente,
no toman en cuenta el recubrimiento
necesario para “protegerlas de incendio”.
Es de hacerse notar que, en estos casos,
la estabilidad de una loza o viga depende
del cableado interno y que la dilatación
del cable se produce y genera problemas
a temperaturas muy bajas, por ende el
recubrimiento debe establecerse en función
de cada diseño particular.
RESPECTO DEL CONCRETO.No se pretende, de forma alguna, favorecer al
concreto en contra del acero, en lo absoluto, el
concreto tiene también sus problemas, el “spalling” (fractura, desconchado, pérdida del recubrimiento, fractura por dilatación diferencial)
que se da en caso de incendio, de forma más
rápida y con tamaños más gruesos conforme
aumenta la resistencia del concreto, ello permite la exposición de las barras de la estructura, la transferencia de calor y consecuente dilatación de las mismas, generando la pérdida de
resistencia estructural.
RESPECTO DEL ACERO.Por otro lado, también es necesario eliminar
el mito que el acero no es bueno para incendios, y que debe estar cubierto siempre de
algún material aislante, esto no es siempre
cierto, muchas estructuras que los arquitectos
desean mostrar, como parte del arte, se ven
innecesariamente “malogradas” al ponerle “cobertura”, solución típicamente propuesta por
proveedores, por la falta de ingeniería.
El acero puede ser una opción muy valida en
una estructura si se conoce que se quema, por
cuanto tiempo, y cuanto calor se genera. Un
ejemplo directo de esta aplicación es el Centro Georges Pompidou en Paris, donde el aporte
de la ingeniería de protección
contra incendios permitió el
diseño del edificio en acero sin
ningún recubrimiento aislante.
La estructura sin protección se
logró mediante un análisis del
comportamiento estructural y
de la evolución de la carga térmica de los posibles incendios,
dando como resultado un diseño de secciones y conexiones
adecuado y la total omisión del
aislamiento térmico.
Revista Ingeniería Civil
17
Fundamentos de base de la Ingeniería
de Protección Contraincendios
Como puede apreciarse, la base de la ingeniería de protección contra incendios, es trasferencia de calor, química, física, termodinámica,
es comprender el fuego y el comportamiento
de la estructura, el manejo del humo, la liberación de calor.
Estamos en el año 2012, la resistencia estructural al fuego tiene, como disciplina más de 50
años en Europa y Estados Unidos, existe una
carrera de ingeniería que proviene de las ingenierías civil y mecánica, como formación de
base, para proteger personas y bienes. Sin embargo, continuamos creyendo en el Perú que
la protección contra incendios es una especialidad exclusiva de la ingeniería sanitaria, situación que no ocurre en ningún país del primer
mundo. El problema es más complejo aun, el
sector vivienda y construcción, lejos de reconocer la posición del CIP, que estableciera en
2006/2007,,,, afirmando que esta es una disciplina multidisciplinaria, y que se debe trabajar
en formar una especialización para cubrir esas
exigencias, en el nuevo RNE ha dividido aun
mas el tema, impidiendo que se establezca
una estrategia coherente de protección contraincendios, confundiendo aun mas lo poco
avanzado y generando contradicción y/o conflicto, o por lo menos discordancia, innecesarios, en la misma regulación, por ejemplo:
• La administración de humos, no esta compatibilizada con la extracción de CO y queda
como una solución mecánica.
• La detección y alarma de incendios “solo”
debe ser desarrollada y firmada por ingenieros electrónicos.
• Los sistemas de agua contra incendios (no
los de espuma, ni PQS, agentes limpios, ni
neblinas, o cualquier otro agente extintor
de incendios) son parte de la especialidad
Sanitaria
• La resistencia estructural al fuego NO ha
sido plenamente desarrollada en el RNE.
Bajo este escenario descoordinado, pierde
sentido la procura del desarrollo del establecimiento de una estrategia de protección contra
incendios, desde las facilidades de evacuación
y la capacidad de contener los incendios sin
que se afecte la estructura.
Análisis Estructural Detallado
La sección anterior muestra la necesidad de
asegurarse que el comportamiento de la estructura sea consistente con la estrategia de
protección contra incendios.
Este cálculo consiste, por lo general, de un
estudio detallado del incendio, seguido por
un análisis de transferencia de calor y de comportamiento estructural; este tipo de análisis
18
Revista Ingeniería Civil
requiere, mayormente, de la utilización de modelos de tipo CFD para el incendio y de tipo
elementos finitos (FEM) para la transferencia
de calor y comportamiento estructural.
El análisis estructural detallado para predecir
el comportamiento de las estructuras en caso
de incendios tiene su origen en los ensayos
de Cardington, los mismos que son una serie
de incendios desarrollados en una edificación
de ocho pisos, construida específicamente
para analizar su comportamiento en caso de
incendios. Estos ensayos consisten en dos
pruebas, una con un edificio de acero y losas
combinadas y la segunda con un edificio de
hormigón.
Los ensayos de Cardington sirven para demostrar que el comportamiento de una estructura
en un incendio está controlado, principalmente, por la expansión térmica. En tal sentido, la
restricción natural al desplazamiento impuesta por columnas es suficiente para generar
una serie de comportamientos que van a
definir la resistencia estructural, teniendo en
cuenta que el efecto de la expansión térmica
restringida es mucho mayor que el efecto de
deterioración de los materiales.
Por ende, los ensayos de Cardington demuestran que la prueba estándar de resistencia al
fuego solo contempla una parte secundaria
del comportamiento estructural.
El análisis del edificio en acero es mucho más
detallado y es por esta razón que va a ser utilizado como ejemplo para explicar una serie
de fenómenos que se presentan cuando una
estructura es sometida al calor de un incendio.
La combinación de carga muerta, gradientes
de temperatura y expansión térmica va a resultar en una serie de esfuerzos que definen el
comportamiento de una estructura compuesta con losa de hormigón y vigas y columnas
de acero.
Durante el calentamiento de una losa de
hormigón y de la viga de acero sobre la cual
se apoya hay que tener cuenta una serie de
componentes importantes. En primer lugar
hay que tener en cuenta la diferencia de conductividad térmica. El acero tiene una alta
conductividad por ente el calor se transfiere
rápidamente hacia el interior y por lo tanto se
calienta homogéneamente (Figura 1(a)). Al no
haber gradientes de temperatura a lo largo de
la sección del acero este elemento estructural
se va a expandir homogéneamente a medida
que se calienta. La carga muerta va a generar la
distribución de momentos que va a aumentar
la compresión en el ala inferior y reducirla en
el ala superior. Esta distribución de momentos
lleva al pandeo del ala inferior a temperaturas
muy bajas, como muestra la Figura 1(a). Estas
temperaturas son por lo general menores a
200oC que está muy por debajo de los valores normalmente citados para fallas en acero
(550oC). Si bien una primera forma de falla se
manifiesta, esta puede o puede no tener ningún efecto en la estabilidad de la estructura.
Si el acero está separado por un aislante térmico, este va a proteger al acero. Al ser su
conductividad térmica mucho más baja que la
del acero todo el calor se va a quedar cerca de
la superficie y la temperatura de la superficie
del aislante rápidamente alcanza la temperatura del gas. Es por ende común asumir que
gas y superficie del aislante siguen la misma
evolución de temperatura (Figura 1(a)). Esta
hipótesis es la base de las metodologías más
usadas para el cálculo de transferencia de calor
en elementos estructurales de acero aislados.
El aislante sirve de barrera al calor pero no va
a afectar el comportamiento estructural del
acero.
A medida que pasa el tiempo, en la losa de
hormigón, que tiene una conductividad térmica más alta que la del aislante pero mucho
más baja que la del acero, se empiezan a generar gradientes de temperatura (Figure 1(b)).
Estos gradientes de temperatura resultan en
expansión térmica diferencial que introduce
curvatura a la losa de hormigón. El mismo
comportamiento se va a dar en vigas de hormigón.
La curvatura va a ser cada vez más pronunciada y, eventualmente, va a imponerse sobre
Temperatura
Temperatura
de de
loslos
Refuerzos
Refuerzos
[oC][oC]
Temperatura
Temperatura
[oC][oC]
Viga
Viga
TGasTGas
Tiempo
Tiempo
↑↑
TVIGA
TVIGA
TRefuerzos
TRefuerzos
TGasTGas
Aislante
Aislante
1 hr
1 hr
2 hr
2 hr
3 hr
3 hr
TGasTGas
Aislante
Aislante
Falla
Falla
2 hr
2 hr
(1 hr
(1 Resistencia)
hr Resistencia)
3 hr
3 hr
1 hr
1 hr
550550
Falla
Falla
(3 hr
(3 hr
Resistencia)
Resistencia)
550550
Falla
Falla
(2 hr
(2 hr
Resistencia)
Resistencia)
20 20
20 20
Tiempo
Tiempo
[horas]
[horas]
(a)(a)
Tiempo
Tiempo
[horas]
[horas]
(b)(b)
Figura 1 – Comportamiento de una estructura en acero aislada (a) y una en hormigón (b).
la viga de acero, definiendo la curvatura del
conjunto. Esta curvatura va a definir los esfuerzos en la losa dando lugar a las diferentes posibilidades de falla. La falla de la losa tiende a
darse cuando la temperatura de los refuerzos
de acero llega a un valor crítico que no puede
soportar los esfuerzos introducidos por las deformaciones térmicas y los refuerzos se rompen. Sin embargo antes de llegar a esta forma
de falla (Figure 1(b)) los diferentes esfuerzos
generados resultan en resquebrajamiento del
hormigón o en efectos de tipo membrana que
en algunos casos tienden a dar mayor estabilidad a la estructura. Como se ve hacia el final
del calentamiento en la Figura 1(a), grandes
deformaciones pueden producirse durante
un incendio generando una catenaria. Estas
deformaciones tienden a relajar los esfuerzos y
en muchos casos mantienen la integridad de
la estructura muy por encima de lo esperado
cuando se usa un criterio como una temperatura critica de falla. Este efecto ha sido utilizado
para mostrar que en muchos casos se puede
reducir el aislante térmico y lograr una estructura estable. El caso más común es el caso en
el cual se elimina la protección pasiva de vigas
secundarias y el comportamiento de la estructura (dominado por los gradientes térmicos en
el hormigón) no cambia. Esta es una opción
de ahorro importante que un cálculo detallado puede abrir, sin embargo debe hacerse
con mucho cuidado y sobre todo teniendo en
cuenta el efecto que grandes deformaciones
pueden tener en la compartimentación.
Dado el comportamiento de estas losas combinadas queda claro que a medida de la luz
entre columnas crece el riesgo de encontrar
zonas de tensión que resulten en la rotura
de los refuerzos aumenta. Lo mismo sucede
cuando se utilizan elementos estructurales
inusuales como vigas perforadas que aumentan la transferencia de calor hacia el alma de la
viga reduciendo la estabilidad de la estructura.
En estos casos hay que analizar la estructura
con mucho detalle.
Un elemento importantísimo del cálculo es el
análisis de los elementos de conexión, dependiendo de la geometría de la estructura y del
tipo de conexión, estas uniones pueden fallar
en diferentes momentos. El caso más común
es la falla de las conexiones durante el enfriamiento que puede dar lugar al colapso de la
estructura. Durante el enfriamiento las vigas
y la losa se contraen pero las deformaciones
permanentes no permiten a las vigas y losa
regresar a su condición inicial, por ende el largo efectivo de estos elementos estructurales
queda reducido y las conexiones se ven sometidas a altos esfuerzos de tensión que pueden
resultar en su ruptura. Un caso de este tipo de
ruptura se ve al final de la Figura 1(a).
Es importante recalcar que el análisis de las
pruebas de Cardington, mostró que las estructuras tienden a tener más resistencia de lo
anticipado por las pruebas estándar, y como
consecuencia una serie de edificaciones han
sido analizadas eliminando protección pasiva.
El colapso del World Trade Center y el análisis
subsecuente mostró, por primera vez, el caso
contrario, indicando las potenciales dificultades que se pueden dar cuando un edificio
es diseñado de manera poco convencional.
Una conclusión natural de estos análisis es
que el comportamiento de la estructura esta
mas influenciado por la geometría que por el
material.
Concreto.El hormigón representa una barrera natural al
calor por ende tiene una resistencia natural
al fuego. Sin embargo no es necesariamente
una mejor solución que el acero, puesto que
el comportamiento global de la estructura va
a estar dado por los gradientes térmicos. En
el caso de un incendio de crecimiento muy
rápido o en el caso de elementos de hormigón
cóncavos donde la vena inferior va a quedar
sometida a grandes esfuerzos de compresión
(por ejemplo en túneles) el hormigón puede
dar lugar a fallas catastróficas prematuras. El
tipo de hormigón va a definir el coeficiente
de expansión térmica y la conductividad
térmica, por ende también va a tener un gran
efecto en el comportamiento global de la
estructura.
El hormigón queda caracterizado por los mismos criterios del acero pero por un lado representa una barrera natural al calor pero por el
otro introduce una serie de incertidumbres
que no permiten refinar el cálculo. Es por esta
razón que las metodologías de cálculo tradicionales, que se basan en el desempeño puramente térmico, son efectivas para el diseño de
estructuras de hormigón. El diseño de estructuras de hormigón para buen comportamiento en incendios es por ende más convencional
y no permite mayores innovaciones.
Acero.En el caso del acero, la barrera natural al calor
no existe y fallas muy tempranas se presentan
afectando el comportamiento global de la estructura. Sin embargo, dada la alta conductividad térmica, el acero es menos susceptible
a los gradientes térmicos y los cálculos
estructurales son más precisos por que
la evolución de las propiedades del acero
con la temperatura está bien definida. El
acero no tiene la barrera térmica pero se
presta a cálculos estructurales más detallados.
Edificios Complejos.- Las metodologías
convencionales de diseño implican riesgo,
por lo tanto, para edificios complejos, un
análisis detallado de la estructura puede
permitir prever el comportamiento global de la estructura y permitir, en algunos
casos, la eliminación de protección pasiva
superflua. En el caso de incendios el acero
se presta más para la innovación.
Revista Ingeniería Civil
19
VÍA PARQUE RÍMAC
La obra modelo que transformará Lima
Vía que incluye Túnel subterráneoque se extenderá bajo el lecho del río Rímac ya está en marcha.
Constructora OAS s.a.
Se trata de Vía Parque Rímac (VPR), una concesión otorgada por la Municipalidad Metropolitana de Lima a la empresa peruana Línea
Amarilla SAC (LAMSAC). Con un total de 25 km
de rutas, con 2 kilómetros construidos por debajo de las aguas del río Rímac, VPR permitirá
integrar 11 distritos. Llegar desde Surco al Callao en 20 minutos será una realidad.
En Lima hay aproximadamente nueve millones de habitantes y uno de los principales problemas es la congestión del tránsito. Con una
inversión de US$ 703 millones, el proyecto Vía
Parque Rímac, ayudará a reducir este importante problema.Se proyecta, por ejemplo, que
en la Vía de Evitamiento se reducirá la congestión vehicular en un 80%.
“En la actualidad, el trayecto desde
el Callao hasta Surco se hace en,
como mínimo, 45 minutos. Con
VPR, se estima que esa distancia
se recorra en 20 minutos, una
reducción de más del 50%. Un
desarrollo en la infraestructura
de transporte de esta magnitud
no tiene precedentes en el país”
afirma Juan Pacheco, gerente
de Relaciones Institucionales de
LAMSAC.
El Túnel debajo del río Rímac
VPR es una realidad que además marcará un
hito en la ingeniería del Perú: la construcción
de un túnel por debajo del río, cuyas obras,
que se llevan a cabo las 24 horas del día, empezaron en abril de 2012. La construcción de
este túnel es necesaria, puesto que el Centro
Histórico de Lima fue declarado como Patrimonio de la Humanidad, por lo que no está
permitida la construcción de nuevas vías aéreas. En América Latina, solo hay un túnel similar en Chile.
La construcción del túnel tiene cinco fases. En
la primera, ya realizada, se ha colocado una
división y encauzado provisionalmente al río
20
Revista Ingeniería Civil
para ejecutar en la mitad liberada las excavaciones y el armado de la estructura del túnel.
La segunda fase, que se realiza actualmente,
consta de las excavaciones cuidadosas para
luego en una tercera fase proceder al armado
de la estructura. En una cuarta etapa se instalará una manta de impermeabilización y encima
el relleno, de tierra y rocas para impedir la socavación del cauce.
Actualmente vienen trabajando en la zona
unos 600 trabajadores, proyectándose que pasarán los 1000 conforme avance la obra.
El túnel tendrá seis carriles, tres de ida y tres de
vuelta y facilitará el tránsito de vehículos ligeros, buses interprovinciales, transporte público
y privado y camiones de carga.
periférica Rodoanel y la nueva ruta subterránea
de la línea 7 del Metro de Sao Paulo.
Otra de las obras importantes de Vía Parque
Rímac es la recuperación de 6 km de laderas
del río Rímac con muros de contención y áreas
verdes, un aporte ambiental importante del
Proyecto.
Por otro lado, la Municipalidad Metropolitana
de Lima tiene previsto desarrollar a la par, el
Proyecto Río Verde en la zona de Cantagallo,
como parte de la transformación del área de
intervención. Éste incluirá la construcción de
un parque con 25 hectáreas de áreas verdes,
infraestructura deportiva, recreacional y
comercial.
Contará con lo último en medidas de seguridad, las mismas que se usan en las vías subterráneas de los países del primer mundo:
Ocho salidas de emergencia, señalización
inteligente, teléfonos de emergencia y detectores automáticos de humo y CO2, además de
un complejo sistema de ventilación mediante
turbinas, iguales a las utilizadas para redes de
metro y túneles. Contará también con una red
de extintores a lo largo de sus dos kilómetros
de extensión.
Todos los aspectos de seguridad son prioritarios. Se tiene previsto que un circuito cerrado
de televisión monitoree permanentemente lo
que ocurra dentro del túnel. El Centro de Control de Operaciones se encontrará ubicado en
el Parque de la Muralla.
Más obras importantes
Además del Túnel, VPR contempla la construcción de 11 viaductos y uno en particular
que permitirá la interconexión del Cercado de
Lima con San Juan de Lurigancho, el distrito
más poblado del Perú.
El VIADUCTOS
VIADUCTOS DE VÍA PARQUE RÍMAC:
- Viaducto 1: Av. Universitaria - Av. Morales
Duárez
- Viaducto 2: Av. Dueñas - Av. Morales Duárez
- Viaductos 3, 4, 5 y 6: Sector de 1º y 2 de
Mayo (Morales Duárez)
- Viaducto 7: Zona de Huascarán (Rímac)
- Viaducto 8, 9 y 10: Tramo entre los puentes
Huánuco y Huáscar
- Viaducto 11: San Juan de Lurigancho
“Con mucho orgullo ya podemos
decir que esta vía es una realidad.
Inclusive, en mayo de este año,
recibimos el premio de mejor
proyecto de ingeniería de América
Latina en el 10° Foro de Liderazgo
Latinoamericano, que tuvo lugar en
Lima. VPR es un proyecto innovador
y proporciona oportunidades para
una ciudad que crece a todas luces”.
André Bianchi, Gerente General de
LAMSAC.
En general toda la ciudad de Lima será
beneficiada con la modernización de la
gestión del tráfico.
Inversión y desarrollo social
Los estudios de ingeniería fueron aprobados
por la comuna limeña luego de un año de
análisis por parte de profesionales del rubro
de Brasil, España y Perú.
Los pobladores que habitan en las riberas del
río Rímac se beneficiarán también de la transformación de la zona. La Municipalidad de
Lima y LAMSAC han programado la inversión
de 10 millones de soles en proyectos de desarrollo social para las familias de la margen izquierda. Actualmente se desarrollan dos proyectos educativos importantes: Matemáticas
para todos y Aulas de Innovación Tecnológica
en 10 instituciones educativas del área de influencia directa del Proyecto. Asimismo, se han
instalado 21 Puestos de Auxilio Rápido PAR
para apoyar el trabajo de seguridad ciudadana que realiza la Policía y la Municipalidad de
Lima; entre otras importantes inversiones realizadas en la margen izquierda del río Rímac,
afirma Juan Pacheco, Gerente de Relaciones
Institucionales.
Línea Amarilla ha encargado el proceso
constructivo a la empresa OAS, líder en el
sector construcción de Brasil, que actualmente
desarrolla operaciones en 16 países y cuenta
con 30 años de experiencia en proyectos
de gran envergadura como la Vía Expresa
Línea Amarilla de Río de Janeiro, la autopista
Otro tema social importante es que el Proyecto
viene facilitando y gestionando el traslado de
las familias cuyas viviendas están involucradas
en la vía. Para ello contamos con un Programa
de Compensación de Viviendas cuyas opciones
se adecúan a las necesidades de cada familia,
finaliza el funcionario de LAMSAC.
Lima es una ciudad sísmica, es por ello que
la planificación de la obra se ha realizado
pensando en esta condición. Las paredes y la
estructura del túnel, así como los viaductos,
están diseñados para soportar terremotos en
conformidad con las normas internacionales.
Revista Ingeniería Civil
21
LA INGENIERÍA CIVIL DE LOS INCAS
y la Ingeniería del Presente
Dr. Ing. Leonardo Alcayhuaman Accostupa
Vicerrector Académico de la Universidad Ricardo Palma
Vicepresidente del Capítulo de Ingeniería Civil - Consejo Departamental de Lima
Introducción
INGENIERÍA DEL PASADO
La historia de la humanidad muestra que la ingeniería ha sido parte integral de la vida cotidiana, prueba de ello son las grandes obras del
pasado representativas de las culturas de los
diferentes pueblos. Las pirámides de Egipto, el
Partenón de Atenas, los acueductos Romanos,
La gran Muralla China, las obras de Ingeniería Hidráulica como los canales incas de Tipón
(Cusco) y Cumbemayo (Cajamarca), Machupicchu, la ciudadela de Pachacamac(Lima), las
Huacas del Sol y la Luna en el norte del Perú,
las galerías filtrantes en Nazca (Ica), son, entre
otros, testigos mudos de la Ingeniería de los
incas y de los deseos del hombre de construir
obras que perpetúen su existencia.
A mediados del siglo XII aparecen los
primeros indicios de los que hoy se conoce
como Ingenieros, hombres que aplicaron
los conceptos básicos de la mecánica de
los materiales al diseño y construcción de
estructuras. En la edad media, así como en el
coloniaje se promovió la concepción, el diseño
y construcción de monasterios y grandes
catedrales que su estado actual evidencian su
buen funcionamiento estructural.
A finales de la edad media se inicia la utilización
de las máquinas en pequeños talleres, Sin
reloj, los molinos de viento y la construcción
de los canales de irrigación impulsaron el
pensamiento ingenieril provocando un fuerte
impacto en el pensamiento filosófico de la
época. El reloj se convierte en el modelo
de la mecánica del universo. A mediados
del siglo XVII sobresalieron los trabajos de
Galileo Galilei (1564- 1642), haciendo aportes
importantes al campo de la dinámica, realizó
las primeras mediciones sobre cuerdas
vibrantes, demostró que los tonos o modos de
vibración está relacionada con la frecuencia
de vibración, estableció la mecánica de la
caída libre y determinó la frecuencia de un
péndulo, demostrando que es independiente
Hoy, la ingeniería ha desarrollado grandes
obras como edificios altos de hasta 800m,
grandes puentes y represas, intercambios
viales, la carretera interoceánica, el Eurotúnel
que son el patrimonio y orgullo de muchos
países, en el futuro se construirán edificaciones
inteligentes aplicando la nanotecnología al
diseño y mantenimiento utilizando materiales
autoreparables. En el presente artículo se
presenta un breve resumen de la ingeniería
Civil de los Incas y del presente , tomando
como base las vivencias y experiencias
propias.
embargo, los avances más relevantes en este
periodo de la historia se dieron debido a la
proliferación de las guerras y a la navegación
como fuente para el desarrollo del comercio
y de los mercados. En el siglo XV la minería
promovió el uso de las bombas hidráulicas
facilitando las perforaciones profundas. El
renacimiento impulsó la productividad con
el perfeccionamiento de las máquinas, los
avances en las armas de fuego, la pólvora, los
barcos, los instrumentos de navegación, el
22
Revista Ingeniería Civil
de la amplitud de oscilación, a Galileo se le
considera el precursor de la teoría estructural,
entre los siglos XVII Y XVIII aparecen las
investigaciones del Científico Inglés Robert
Hooke ( 1635-1703) acerca de la teoría de los
resortes, la ley planteada demostraba que la
fuerza varía linealmente con la deformación
de los materiales, ley conocida como la ley de
Hooke. Años más tarde aparecieron trabajos
relevantes que han contribuido notablemente
al desarrollo de la Ingeniería, se cita a Isaac
Newton, Brook Taylor, John Bernoulli, Leonhard
Euler quien calculó la carga crítica de una
columna; Jean D”Alambert; Charles Coulomb
presentó el análisis de las vigas elásticas y
definió las vibraciones torsionales y la fuerza
de fricción.
Todo esto ocurría en el occidente y en nuestro
país, en el Tahuantinsuyo se desarrollaban
grandes obras de Ingeniería Hidráulica,
Caminos como el gran camino de los Incas,
Ccpac Ñan, el puente Queshuachaca, se
La excelencia de
la ingeniería hidráulica inca y el
trabajo en piedra
se muestra en la
estructura de triple
caída en Tipón, tal
como se muestra
en la siguiente
fotografía. La interrogante que se
plantea es: ¿Cómo
se mantiene el
flujo constante en
una pared vertical
en una pendiente
tan fuerte?
GEOMETRIA,
DESTREZAYYBELLEZA
BELLEZAPROPIA
PROPIADE
DE
GEOMETRÍA, DESTREZA
LOS CANALES TIPON
LOS
Pozas de aireación
aireación con
para
reducir
• Pozas
consaltos
saltosmezcladores
mezcladores
para
reducir
la
DBO
la DBO
Dos
Dos saltos,
saltos,
Y
de
y poza de
aireación
aireación
Cuatro saltos,
saltos,
Cuatro
con caída
con caída
regular
regular
Salida,
Salida ,
con
con
vertedero
vertedero
rectangular
rectangular
construía Sacsayhuaman, Machupicchu,
en la costa se construía la ciudadela de
Pachacamac, Puruchuco, Huaca Pucllana entre
otros, en ellas se aprecia el gran conocimiento
de los principios de Ingeniería, el manejo de
la estática garantizando la estabilidad de las
edificaciones, la verticalidad de los muros tanto
en piedra como en adobe, la geometría de las
ventanas, la distribución simétrica en planta,
el manejo de la iluminación y ventilación
demuestran que los Ingenieros Andinos,
tenían el gran conocimiento de la geometría,
de las ciencias naturales, de las matemáticas y
las ciencias de la ingeniería, gracias a ello hoy
esas obras son la maravilla del mundo, como
se aprecian en las fotografías.
Para ilustrar la ingeniería andina o la ingeniería
civil de los incas, se hace un análisis de una
de las obras de ingeniería hidráulica más
relevantes como los canales de Tipón.
•• Obra maestra de ingeniería hidráulica del
imperio de los incas. Admirable y distinguida
herencia cultural y técnica a tan sólo 21 km
al este del Cusco .
•• Reconocido por el congreso Panamericano
de ingenieros (Atlanta 2006) como:
Monumento histórico internacional de la
ingeniería hidráulica.
•• Evidencia el alto nivel en la construcción de
estructuras hidráulicas de caída de agua a
niveles inferiores desde una terraza a otra.
•• Además : Los incas como hijos del sol sabían
que se podía almacenar energía solar en
altos muros de contención que luego
irradiarían calor durante las noches frías y
evitarían el efecto de las heladas (Cómo?:
Muros con ligera inclinación o pendiente.
Características
generales
canales
Característica
generales
dede
loslos
canales
FACTOR GEOMÉTRICO:
FACTOR
GEOMETRICO :
ALINEAMIENTO
RECTO, ENCHAPADO
EN PIEDRA
- ALINEAMIENTO RECTO,
ENCHAPADO EN PIEDRA
-
- SECCIÓNRECTANGULAR
RECTANGULAR
SECCIÓN
PENDIENTE
FLUJO
SUPERCRITICO
- PENDIENTEGEOMETRICA
GEOMÉTRICA == 0.01; FLUJO
SUPERCRITICO
El
Ingeniero
Kennet
Wright
estudioso de la ingeniería civil de los incas y autor del libro de
Ingeniería Civil de Machupicchu expresa:
De los millones de personas del imperio,
rendimos especial tributo a sus ingenieros
civiles por construir obras públicas que demuestran su genialidad en el campo de la
planificación, el diseño y construcción. Su
trabajo en piedra constituye un legado para
los jóvenes del Perú.
La excelencia de la ingeniería hidráulica inca y
el trabajo en piedra se muestra en la estructura
de triple caída en Tipón, tal como se muestra
en la siguiente fotografía. La interrogante
que se plantea es: ¿Cómo se mantiene el
flujo constante en una pared vertical en una
pendiente tan fuerte?
La forma cómo discurre el agua en una pared
vertical, se puede representar mediante el siguiente gráfico, donde la trayectoria es aproximadamente una parábola y entonces cómo se
ha logrado que el flujo sea vertical?, una de las
posibles soluciones sería mediante los disipadores de energía o elementos de rectificación
de la distribución de velocidades, mediciones
realizadas en los canales principales, donde el
flujo es de alta velocidad debido a la pendiente
demuestran que el número de Froude es F>5,
siendo F= v . Si el flujo no tendría rectificado√gy
res de velocidad en sus paredes, la trayectoria
sería como se muestra en la figura 1.
TERRAZAS
Cómo resolvieron los ingenieros andinos?. Los
detalles de diseño, los ingenieros andinos lo
Figura 1
Revista Ingeniería Civil
23
resolvieron utilizando: disipadores laterales en
ángulo. expansiones y contracciones bruscas
manteniendo una plantilla de pendiente constante, para evitar la acumulación de los sedimentos, lo que hoy ocurre al pie de los tanques
de amortiguamiento como se muestra:
DISIPADOR
LATERAL
EN
LOS
CANALES
TIPON
DISIPADOR LATERAL
EN
LOS
CANALES
TIPON
•Con
Con
cambios
de dirección
en 120º
cambios
de dirección
en 120º
120º
120º
Tanque de amortiguamiento:
Canal de Tipón.
El desarrollo de la ingeniería vial de los incas
también es monumental, ella se manifiesta
en los grandes caminos como Ccapac Ñan
con una extensión aproximada de 20000 km .
Ccapac ñan, el camino Real Inca, se mantiene
consistente en la actualidad como una obra
concreta de la civilización Inca y como una
metáfora en la evolución de la ingeniería
andina. Después de más de quinientos
años de destrucción del Imperio Inca y de la
desarticulación del proceso cultural autóctono,
el sistema vial y muchos patrones culturales
pre-occidentales siguen vigentes entre las
comunidades andinas. El camino real en cierto
modo significa para los Quechuas un mundo
vivo, que nunca ha muerto, vibrante en su
función y permanente en su apoyo a la gente.
Sigue siendo el sistema de rutas antiguas que
no ha perdido su originalidad, su contexto
social y su asociación a la grandeza del imperio
Inca. El Ccapac ñan en cierto modo fue el
nervio central del mundo Inca, continuamente
renovado para estar al servicio de los humanos
y su gobierno. Fue una magnifica articulación
de diversos espacios de universo natural
y espiritual en el universo andino, la cual
demuestra el alto nivel de la ingeniería.
24
Revista Ingeniería Civil
Los estudios de ingeniería Inca y los datos
arqueológicos coinciden en señalar que
buena parte de la conservación del camino
se sustentaba en la adecuada selección del
terreno durante el trazado de la vía, evitando
terrenos con problemas en el subsuelo,
humedad y erosiones. Las estrategias de
construcción se adecuaban a la topografía
y naturaleza del suelo. Algunas de estas
estrategias fueron repetidas en lugares
donde el terreno es igualmente plano, sin
vegetación, pero afectados por intensas lluvias
estacionales, por eso se preocuparon por
construir drenes, canales y cunetas, dejando
el rasante con desnivel, como senderos a
desnivel transitable en cualquier estación,
mientras que los suelos con fuerte humedad
eran empedrados o adoquinados. El Ccapac
ñan es un símbolo de la sabiduría incaica, un
importante hito en la evolución de la ingeniería
civil, en la construcción de caminos y sistemas
de comunicación, un orgullo para los andinos
de hoy y de siempre. Para las comunidades
contemporáneas de los Andes, el camino
real sigue siendo la única infraestructuraque
les sirve para su comunicación, los Quechuas
entienden que el camino es parte de la
herencia Incaica y por tanto debe ser cuidada.
En las faenas comunales todavía se advierte
las antiguas tradiciones de interacción social
(yanapacuy), de compartir el trabajo (ayni),
intercambiar bienes de uso y de servicios y
participar en las obras públicas (mit’a) y las
tradicionales ofrendas religiosas, pagos y
despachos. Uno de los más famosos puentes
de suspensión es el Queswachaca que se
encuentra sobre el río Apurimac, con 85.00
m de largo y 45.00 m sobre el río. Este puente
tejido con ichu se renueva cada tres años y
está al cuidado de las comunidades usuarias.
LA INGENIER\ÍA DEL PRESENTE
Las facilidades actuales de las tecnologías de
información y comunicación a escala mundial,
permiten, el desarrollo del trabajo por equipos
que están separados geográficamente, dando
lugar al profesional Concurrente, ya está en
uso la Mecánica Computacional y la Ciencia
de los Materiales a plenitud, debido a sus
avances espectaculares, ya que ahora se puede
proyectar con materiales que tengan cualquier
combinación deseada de: densidad, rigidez
Puente Queswachaca.
y resistencia. Lo que es más, se pueden crear
materiales inteligentes cuyas propiedades se
ajustan automáticamente, pudiéndose reparar
a sí mismos, como lo hace la piel humana,
controlando así su comportamiento y el de la
estructura. La nanotecnología está ya vigente
en las aplicaciones tecnológicas y se está
aplicando a las obras civiles.
La ciencia, la tecnología e innovación son temas de hoy, los países desarrollados, así como
los países emergentes más exitosos priorizan
la ciencia, la tecnología y la innovación(CTI) y
realizan grandes y sostenidas inversiones en
investigación y desarrollo(I&D) para asegurar
el crecimiento económico y el bienestar de
su población, resultado de ello son los nuevos
materiales de alta resistencia y buen comportamiento a altas temperaturas, se tiene el hormigón o concreto translúcido, aceros de alta
resistencia, vidrios y vitrales de alta resistencia
al fuego, así como los superplásticos son los
materiales con los cuales se hacen edificaciones de grandes luces y altura. Como se tiene en la ciudad de Dubai, Arabia Saudita, en
EE.UU, China y Japón, como se muestran en la
siguientes fotografías.
En el diseño de estas edificaciones se utilizaron sofware´s especializado y de última generación y se utilizaron los nuevos materiales de
alta resistencia.
CONCLUSIONES:
1. La ingeniería civil de los incas sigue siendo
una tecnología de alta calidad.
2. Las edificaciones Incas demuestran el conocimiento de las matemáticas, las CC.NN
y el dominio de ingeniería hidráulica entre
otros.
3. La Ingeniería Civil o Andina ha sido muy
respetuoso del medio ambiente: le rendía
culto a la naturaleza.
4. Hoy: La ingeniería se ha desarrollado exponencialmente tanto en el diseño y en el
uso de nuevos materiales, muestra de ello
son las edificaciones de gran tamaño, muchos de ellos han tomado modelos de la
ingeniería andina.
5. La ingeniería del futuro aún será más
asombroso por la aplicación de la nanotecnología y el uso de materiales livianos
de alta resistencia y buen comportamiento
al fuego.
REFERENCIAS:
- Angel Vargas V (1988). Historia del
Cusco Incaico. Editorial Gráfica S,A,
Lima. Perú.
- Giesecke, A (1912). Tipón. Una visita
a una ruina antigua cerca del Cusco.
Revista Universitaria del Cusco.
- Protzen, J.P (1993) Inca Architecture
and Construction at Ollantaytambo,
Oxford University Press, New York.
- R. Wright Kenneth (2006). Tipón Water
<engineering Masterpiece of the Inca
Empire. ASCE Press.
- L. Alcayhuamán (2011). La Ingeniería
Civil de los Incas. Revista Tradición.
Universidad Ricardo Palma.
- L. Alcayhuamán (2010). Ingeniería
Hidráulica de los Incas. Conferencias.
Revista Perfiles .Facultad de Ingeniería.
URP
Revista Ingeniería Civil
25
Ingeniería sismorresistente con
AISLADORES Y
AMORTIGUADORES SISMICOS
Según el Ing. Julio Rivera Feijoó, en su charla
“Ingeniería Sismorresistente con aisladores
y amortiguadores sísmicos” dada en la
Semana de Ingeniería de Noviembre del
2012 menciona que el riesgo depende de
3 variables: incertidumbre, conocimiento y
experiencia. La incertidumbre no la podemos
controlar porque todos los años los sismos
nos traen situaciones inesperadas pero el
conocimiento es evolutivo y la experiencia se
construye. De hecho ya se está colocando la
primera piedra de la ingeniería sismo resistente
del futuro Peruano.
El Ing. Julio Rivera Feijoó también indica que
economía no significa hacer una edificación
con 10kg/m2 de acero de refuerzo, sino que
significa hacer un buen diseño, velar por la
postventa y aprovechar los sistemas modernos.
Edificios “bien diseñados” hace 20 años, hoy no
lo están. Y así será en el futuro.
La diferencia entre el costo de una edificación
de bajo costo y una de mayor calidad es marginal vs. el valor de venta del edificio. Esto se
aprecia en la fig. 1.
Según Indeci, indica el Ing. Rivera, en El “SISMO DE LIMA” de 8 grados en Lima y Callao durante el siglo XXI” :
EL PROYECTO DE ESTRUCTURAS
Ing. Iván Gonzales
Dpto. Ingeniería, CDV Representaciones
• 200,347 viviendas colapsarán
• 348,329 viviendas quedarán altamente afectadas
• 51,019 muertes
• 686,105 heridos
•
Las Intensidades sísmicas probables en
escala de Mercalli Modificada (MM) serían las
mostradas en la fig. 2.
Según registros, indica el Ing. Julio Rivera,
el sismo de Pisco fue de 6 a 7 veces mayor
al que se sintió en Lima (ver Fig. 3). Como es
conocido por todos, los daños no solo serían
estructurales sino también no estructurales.
ACELERACIONES PICO EN LIMA
Sismo de “Pisco” fue
de 6 a 7 veces mayor al que
Se sintió en Lima
0.50
 “edificaciones económicas”
Z=0.40g - Sismo de Diseño
0.40
g
0.30
Registros Usados
en la
Norma NTE E.030
0.20
Costo
Venta
Costo
Venta
Es un sismo
de
Leve a Moderado
0.10
1954
1964
1974
1984
1994
AÑO DE OCURRENCIA
Bajo Costo
Mayor Calidad
Ing. Julio Rivera Feijóo
26
Ing. Julio Rivera Feijóo
Fuentes de Registros: CISMID UNI – CNDG IGP - Propias
Figura 1
Figura 3
Figura 2
Figura 4
Revista Ingeniería Civil
2004
2013
De hecho se tiene la idea que rigidizando
más las estructuras, éstas tendrán un mejor
comportamiento frente a un sismo sin
embargo deberíamos aprender de la naturaleza
como cuando los árboles responden a las
fuerzas externas con mucha flexibilidad. Este
es un caso ideal para entender por ejemplo el
efecto de un aislador, ya que éste elemento
es el que absorbe el sismo y la estructura se
mueve como un todo disminuyendo en gran
porcentaje los desplazamientos relativos.
El Ing. Rivera mostró videos proporcionados
por la empresa peruana CDV Representaciones,
representante de las 2 marcas líderes en el
mundo en aislación y disipación de energía:
DIS y Taylor. En ellos se puede observar los
beneficios de utilizar estos sistemas frente a un
sistema convencional ante un evento sísmico.
Los peruanos ya comenzaron a utilizar
estos sistemas antisísmicos y se sabe que la
inversión es de 1 a 3% de la inversión total.
En hospitales y clínicas la inversión debería
ser aun mucho menor dado el valor no solo
de vidas sino de los instrumentos y equipos.
La decisión de usar uno u otro dispositivo
dependerá del período de la estructura y por
ende de la configuración y número de pisos.
Por lo general para edificios mas bajos el
aislador será el mas adecuado y para edificios
altos y reforzamientos los disipadores sísmicos
trabajarán mejor.
Por otro lado ya en la primera Conferencia
sobre Gestión del Riesgo de Desastres del
31 de Marzo del 2012, indica APECOSE
(Asociación Peruana de empresas de
corredores de seguros):” El Dr. Julio Kuroiwa,
uno de los 100 más destacados científicos
del mundo, hizo un impecable análisis sobre
los orígenes de los movimientos sísmicos
y las medidas que requieren los daños que
producen. En otra parte de su conferencia dijo
que los daños más significativos producidos
por los terremotos y tsunamis afectan a los
Elementos no Estructurales y sus Contenidos,
ENECS. Explicó que en California, en el
terremoto de Northridge, el 80% de los daños
fueron en ENECS”. En la fig. 4 el Ing. Kuroiwa
muestra en varias de sus publicaciones los
costos de reparación en Japón identificado
por elementos estructurales, no estructurales
y los contenidos.
En nuestro país en el año 2006 Ingenieros
Peruanos ( GCAQ ) encabezados por el Ing.
Carlos Casabonne realizaron la ingeniería
del reforzamiento de la estructura de la torre
del Aeropuerto Internacional Jorge Chávez
usando disipadores viscosos TAYLOR y es el
primer edificio existente y el primer edificio en
incorporar disipadores sísmicos viscosos en
el Perú. En el año 2008 se usaron aisladores
metálicos friccionantes de péndulo invertido
en los 02 tanques de LNG del proyecto de
Figura 05: Recepción de disipadores sísmicos TAYLOR con Ingenieros de GERPAL
exportación de gas natural licuado, este
proyecto fue diseñado en Estados Unidos por
ingenieros de CBI.
En los últimos 02 años nuevamente varios
especialistas Peruanos están incorporando
en sus proyectos sistemas modernos de
protección antisísmica como es el caso del
Centro Empresarial Reducto de propiedad de
la Inmobiliaria GERPAL y diseñado por el Ing.
Julio Rivera Feijoo quien incorporó disipadores
viscosos TAYLOR que incluso ya llegaron a
nuestro país (Ver figura 05). Uno de los últimos
proyectos en plena construcción actualmente
y conceptualizado con aisladores sísmicos
elastoméricos es la nueva sede corporativa de
empresa constructora Graña y Montero
en donde se usarán por primera vez en
el Perú aisladores elastoméricos con
núcleo de plomo (ver fig.6), sin embargo
no son los únicos proyectos, en cartera
existen por lo menos una veintena de
proyectos de todo tipo conceptualizados
con aisladores elastoméricos o con
disipadores viscosos lo que nos sugiere
que dentro de muy poco tendremos
edificios de los más seguros ya que
tendrán gran capacidad de liberar energía
y un alto amortiguamiento.
CDV empresa totalmente Peruana que
representa en nuestro país a las 02 tecnologías más importantes del mundo en
protección antisísmica: TAYLOR DEVICES
fabricante líder global de disipadores
viscosos y DYNAMIC ISOLATION SISTEMS
- DIS fabricante número uno de aisladores sísmicos elastoméricos, está muy
comprometida con la difusión conceptual tanto en procedimientos de diseño
como propiedades de los sistemas de
protección antisísmica.
CDV brinda apoyo y soporte técnico absoluto a la comunidad de ingenieros estructurales
Peruanos difundiendo constantemente junto
con los mismos fabricantes y con sus especialistas internacionales diversos entrenamientos
en técnicas de análisis y diseño tanto con aisladores DIS así como con disipadores viscosos
Taylor.
La ingeniería antisísmica en nuestro País está
tomando un nuevo rumbo e impulso de la
mano de proyectistas estructurales, propietarios y proveedores de estos nuevos sistemas
modernos de protección antisísmica y juntos
están contribuyendo a la modernización de
nuestra ingeniería.
Figura 6
Revista Ingeniería Civil
27
COLEGIADOS 2012
MES
N° de Colegiados
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
Total en CDLIMA y CN del CIP
23
75
54
29
31
16
19
51
26
34
50
60
COLEGIADOS - 2012
100
90
80
75
70
60
60
54
51
50
50
40
30
29
34
31
26
23
20
16
19
10
0
468
CAPACITADOS 2012
MES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SETIEMBRE
OCTUBRE
N°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
NOVIEMBRE
28
Evento
Asist.
Charla Técnica: Aislamiento Térmico para Techos en la Construcción.
Conferencia Magistral: Los Pavimentos Asfálticos y el Uso de Nuevas Tecnologías En El Perú”(08 Febrero)
Curso Básico de Análisis Estructural de Edificaciones Empleando el Programa ETABS (15,17,20,23,27 Febrero)
Charla Técnica: Presentación de Programas Enfocados a Ing. Civil (Estructuras, Elementos de Contención,
Infraestructuras Urbanas) (02 Marzo 2012)
Curso: Seguridad y Salud en Obras de Construcción (05,07,09,12,14 y 16 Marzo)
Curso Básico de Análisis Estructural de Edificaciones Empleando el Programa Etabs (06,08,14,15 y 19 Marzo)
Curso Taller de Actualización: Diseño Integral de una Edificación de Albañilería Confinada (07,09,12 y14 Marzo)
Licencia de Habilitación Urbana y Edificación con Fines de Acreditación de Supervisiones. Ley 29090
Curso: Seguridad y Salud en Obras de Construcción (14,21,24,28,31 Mayo y 01 Junio)
Curso Saneamiento Fisico Legal de Inmuebles (21,22 y 23 Mayo)
Curso Formulación y Evaluación de Proyectos en el Marco del Sistema Nacional de Inversión Pública.
Participación en la Expoferretera (21 al 24 Junio)
Sistema para Restauración y la Renovación de Estructuras de Concreto (18 al 22 Junio)
Taller Informativo Metro de Lima
Charla: Sistema Cortafuegos - Hilti
Conferencia: Red Ferroviaria en España - Propuesta de Red Ferroviaria en Perú (25 Julio)
Charla Magistral: Ingeniería de Protección Contraincendios Reglamento Nacional Peruano y Nuestra Posición
de America del Sur (20 Agosto)
Charla Técnica Anclajes Post Instalados según Aci 318-11/Ac 308 (22 Agosto)
Conferencia: Longitudinal de la Sierra Modelo de Iirsa para el Desarrollo Integral (27 Agosto 2012)
Conferencia: Importancia de un Sistema Integrado de Protección Contra Caídas en Obras de Trabajos Verticales
(21 Setiembre 2012)
Conferencia: Riesgo Geodinamico en el Cono este de Lima Metropolitana (28 Setiembre)
Conferencia: Análisis y Diseño de Edificaciones Empleando Sistemas Modernos de Protección Sísmica Disipadores de Energía (03 Octubre)
Foro: Avances Tecnológicos en la Ingeniería, Aplicados a la Gestión del Riesgo de Desastres (11 Octubre)
Conferecia: Diagrama de Gatt que en Paz Descanse (25 Octubre)
Curso Taller Basico de Sap 2000 (17,18,24,25 y 31 Octubre y 02 Noviembre)
Curso Taller Basico Sap 2000 (07,08,14,15,21 y 28 Noviembre)
Semana de Ingeniería Civil (19 al 22 Noviembre)
Conferencia: Aplicación de Programas 3D en los Proyectos de Ingeniería y Construcción. Casos Prácts. (19 Nov.)
y Conferencia: Consideraciones de Vibración en Edificaciones Industriales
Conferencia Magistral: Novedades en la Xv Conferencia Mundial de Ingeniería Antisísmica (20 Nov.) y
Conferencia: Ejecución de Puentes Segmentados (20 Nov.)
Conferencia Magistral: “La Construcción de Túneles una Alternativa en las Redes Viales en el Perú (21 Nov.)
Conferencia: Ingeniería Sismo Resistente con Aisladores y Amortiguadores Sísmicos. Conferencia:
Actualidad Ferroviaria en el Perú (22 Nov.)
Conversatorio: Importancia de la Administración Contractual
Total Capacitados 2012
28
Revista Ingeniería Civil
90
131
12
50
101
12
41
56
65
63
14
500
190
40
90
40
200
90
80
90
70
100
140
100
12
12
150
200
150
150
46
3085
Agradecimiento a nuestros Conferencistas
Conferencia:
Importancia de un Sistema
Integrado de Protección
Contra Caídas en Obras de
Trabajos Verticales
Conferencia:
Riesgo Geodinamico en el
cono este de Lima
Conferencia:
Análisis y Diseño de
Edificaciones Empleando
Sistemas Modernos de
Protección Sísmica Disipadores de Energía
Conferecia:
Diagrama de
Gatt que en Paz
Descanse
Foro:
Avances
Tecnológicos
en la Ingeniería,
Aplicados a la
Gestión del Riesgo
de Desastres
Conversatorio:
Importancia de
la Administración
Contractual
Revista Ingeniería Civil
29
Semana de la Ingeniería Civil 2012
Ing. Angello Padilla Maradiegue
Conferencia: APLICACIÓN DE PROGRAMAS
3D EN LOS PROYECTOS DE INGENIERÍA
Y CONSTRUCCIÓN. CASOS PRÁCTICOS
Ing. Guillermo Del Solar Rojas
Clase Magistral
Ing. Robinson Ucañán Diaz
Conferencia: CONSIDERACIONES DE VIBRACIÓN
EN EDIFICACIONES INDUSTRIALES
Ing. Winston Lewis Diaz
Conferencia: LA CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES
UNA ALTERNATIVA EN LAS REDES
VIALES EN EL PERÚ
Dr. Javier Pique del Pozo
Conferencia: NOVEDADES EN LA XV CONFERENCIA
MUNDIAL DE INGENIERÍA ANTISÍSMICA
Ing. Rosa María Pastor Nicolás
Conferencia: EJECUCIÓN DE PUENTES SEGMÉNTALES
Ing. Julio Rivera Feijoo
Conferencia: INGENIERÍA SISMO RESISTENTE CON
AISLADORES Y AMORTIGUADORES SÍSMICOS
30
Revista Ingeniería Civil
Ing. Angel Bottino Mayorga
Conferencia: ACTUALIDAD FERROVIARIA EN EL PERÚ
Homenajeados Bodas de Oro
Palabras del representante de los Ingenieros
que cumplen Bodas de Oro
Revista Ingeniería Civil
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Homenajeados Bodas de Oro
Reconocimiento al Ing. Francisco Aramayo,
Decano Departamental del CIP, por sus 50 años de ejercicio profesional
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Revista Ingeniería Civil
Homenajeados Bodas de Oro
Revista Ingeniería Civil
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Reconocimiento a distinguidos profesionales
Directivos del Capítulo con Profesionales Distinguidos
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Ing. Guillermo Del Solar Rojas
Ing. Samuel Artemio Mora Quinoñes
Ing. Juan Manuel Lambarri Hierro
Ing. Carmen Kuroiwa Horiuchi
Ing. Carmen Susana Valdivia Minaya
Ing. Oscar Teodulo Vargas Avendaño
Revista Ingeniería Civil
Homenajeados Bodas de Plata
Revista Ingeniería Civil
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Diversos números artisticos
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Revista Ingeniería Civil