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7.78. Rehabilitación y Refuerzo de Estructuras (Obligatorio)

7.78.1. Justificación ↑ Volver arriba

La Rehabilitación y Refuerzo Estructural aborda la evaluación, el reforzamiento y la rehabilitación de la infraestructura civil existente en el Perú. Partiendo de los fundamentos de ingeniería sísmica del curso de Ingeniería Sismorresistente y Prevención de Desastres, el curso comienza con el contexto nacional de la infraestructura peruana envejecida y deficiente, y una revisión de los criterios del código de diseño sísmico que establecen las expectativas de desempeño base contra las cuales se evalúan las estructuras existentes. Los estudiantes luego caracterizan las cargas permanentes, vivas, ambientales y de deterioro que actúan sobre las estructuras existentes, y estudian el comportamiento no lineal de los componentes estructurales — incluyendo la respuesta histérica, el modelado de rótulas plásticas y el análisis pushover — requerido para evaluar el desempeño estructural más allá del rango elástico. El curso cierra con los procedimientos de evaluación en campo, y las técnicas de rehabilitación de resistencia, ductilidad, durabilidad y serviciabilidad utilizadas para rehabilitar estructuras existentes.

7.78.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Describir el contexto nacional y la condición de la infraestructura civil existente en el Perú y el marco normativo aplicable a su evaluación y rehabilitación.
2. Caracterizar las cargas permanentes, vivas, ambientales y de deterioro que actúan sobre las estructuras existentes.
3. Aplicar métodos de análisis estructural no lineal, incluyendo el análisis pushover y la evaluación basada en desplazamientos, para evaluar el desempeño de estructuras existentes.
4. Realizar procedimientos de evaluación en campo, incluyendo ensayos no destructivos, para evaluar la condición de estructuras existentes.
5. Diseñar intervenciones de reforzamiento y rehabilitación para mejorar la resistencia, ductilidad, durabilidad y serviciabilidad de estructuras existentes.

7.78.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

ABET-6) Habilidad para desarrollar y conducir experimentación apropiada, analizar e interpretar datos, y utilizar el criterio de ingeniería para obtener conclusiones. (Usage)

7.78.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.78.4.1. Contexto Nacional de la Infraestructura Civil Existente (2 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (of Civil Engineers, 2021)

Temas

1. Panorama del inventario y la condición de la infraestructura civil existente del Perú: edificaciones, puentes y líneas vitales
2. Causas y consecuencias del déficit de infraestructura: antigüedad, mantenimiento inadecuado, construcción informal y vulnerabilidad sísmica
3. Implicancias económicas, sociales y de gestión de riesgos de la rehabilitación frente al reemplazo de infraestructura
4. Marco institucional y normativo para la rehabilitación de estructuras existentes en el Perú

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir la condición y tipología de la infraestructura civil existente del Perú [Familiarizarse]
2. Explicar las causas y consecuencias del déficit de infraestructura en el contexto peruano [Familiarizarse]
3. Discutir los criterios económicos y de gestión de riesgos utilizados para decidir entre la rehabilitación y el reemplazo de infraestructura existente [Usar]

7.78.4.2. Norma de Diseño Sismorresistente y Criterios de Estructuración (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción (SENCICO) / Ministerio de Vivienda, 2018a)

Temas

1. Alcance y estructura de la norma peruana de diseño sismorresistente E.030
2. Parámetros de peligro sísmico: zonificación (Z), factor de uso (U) y perfil de suelo (S)
3. Sistemas estructurales y coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R)
4. Irregularidades estructurales en planta: torsional, esquinas entrantes y discontinuidad de diafragma
5. Irregularidades estructurales en altura: piso blando, piso débil e irregularidad de masa
6. Principios de estructuración: simetría, redundancia, hiperestaticidad y continuidad
7. Fuerza cortante mínima en la base y límites de distorsión de entrepiso

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar el alcance y la estructura de la norma peruana de diseño sismorresistente E.030 [Familiarizarse]
2. Determinar los parámetros de peligro sísmico (Z, U, S) aplicables a un sitio dado [Usar]
3. Seleccionar el sistema estructural y el coeficiente de reducción R correspondiente [Usar]
4. Clasificar las irregularidades estructurales en planta y en altura de una edificación [Evaluar]
5. Aplicar los principios de estructuración para proponer una configuración estructural regular [Usar]
6. Verificar el cortante mínimo en la base y los límites de distorsión de entrepiso [Evaluar]

7.78.4.3. Naturaleza y Caracterización de las Cargas en Infraestructura Existente (10 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (of Civil Engineers, 2022)

Temas

1. Caracterización de cargas permanentes (muertas) y vivas para estructuras existentes
2. Cargas ambientales: viento, efectos térmicos y asentamiento diferencial sobre la infraestructura
3. Efectos de carga inducidos por el deterioro: corrosión, creep, contracción y fatiga
4. Reconstrucción del historial de cargas y estimación de cargas de servicio en estructuras existentes
5. Sobrecargas y eventos de carga anormales: impacto, explosión y acciones accidentales
6. Combinaciones de carga para la evaluación estructural y el diseño de la rehabilitación

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Caracterizar las cargas permanentes y vivas aplicables a la infraestructura civil existente [Familiarizarse]
2. Determinar los efectos de las cargas ambientales, incluyendo viento, efectos térmicos y asentamiento diferencial, sobre estructuras existentes [Usar]
3. Identificar los efectos de carga inducidos por el deterioro, tales como corrosión, creep, contracción y fatiga [Evaluar]
4. Reconstruir el historial de cargas y estimar las cargas en servicio de una estructura existente [Usar]
5. Reconocer las sobrecargas y eventos de carga anormales relevantes para la evaluación de infraestructura [Familiarizarse]
6. Establecer las combinaciones de carga apropiadas para la evaluación estructural y el diseño de la rehabilitación [Evaluar]

7.78.4.4. Comportamiento No Lineal de Estructuras (18 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Priestley et al., 2007)

Temas

1. No linealidad material: comportamiento esfuerzo-deformación del concreto y del acero de refuerzo más allá de la fluencia
2. No linealidad geométrica y efectos P-delta en la respuesta estructural
3. Comportamiento histerético y disipación de energía de componentes estructurales bajo carga cíclica
4. Formación de rótulas plásticas, longitud de rótula y relaciones momento-curvatura
5. Análisis estático no lineal (pushover) y desarrollo de la curva de capacidad
6. Demanda de ductilidad de desplazamiento y de curvatura
7. Niveles de desempeño y criterios de aceptación para componentes estructurales y no estructurales
8. Métodos de evaluación basados en desplazamientos para estructuras existentes

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar las fuentes materiales y geométricas del comportamiento estructural no lineal [Familiarizarse]
2. Determinar las relaciones momento-curvatura y las propiedades de la rótula plástica de elementos estructurales [Usar]
3. Realizar análisis estático no lineal (pushover) para desarrollar la curva de capacidad de una estructura [Usar]
4. Calcular las demandas de ductilidad de desplazamiento y de curvatura de componentes estructurales [Evaluar]
5. Evaluar los niveles de desempeño estructural y no estructural frente a los criterios de aceptación [Evaluar]
6. Aplicar métodos basados en desplazamientos para evaluar el desempeño sísmico de estructuras existentes [Usar]

7.78.4.5. Rehabilitación, Refuerzo y Retrofitting Estructural (50 horas) [Habilidades ABET-2,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Institute, 2021a; of Civil Engineers, 2017; Agency, 2000; Institute, 2017)

Temas

1. Evaluación de condiciones y procedimientos de evaluación estructural
2. Calificación de carga y evaluación de capacidad de estructuras existentes
3. Materiales y técnicas de reparación de concreto
4. Técnicas de refuerzo usando armadura externa
5. Sistemas de refuerzo con PRF para flexión y cortante
6. Estrategias de retrofitting sísmico para edificios y puentes
7. Enchapes de acero y postensado externo
8. Rehabilitación de mampostería y preservación de estructuras históricas
9. Evaluación y diseño de retrofitting basado en desempeño
10. Evaluación no destructiva y monitoreo de salud estructural

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Realizar evaluaciones integrales de la condición de estructuras existentes [Evaluar]
2. Evaluar la capacidad portante de elementos estructurales existentes [Usar]
3. Seleccionar materiales apropiados de reparación de concreto y métodos de aplicación [Familiarizarse]
4. Diseñar intervenciones de refuerzo usando técnicas convencionales [Evaluar]
5. Aplicar sistemas de PRF para el refuerzo a flexión y cortante de elementos de concreto [Usar]
6. Desarrollar estrategias de retrofitting sísmico para estructuras deficientes [Evaluar]
7. Implementar sistemas de enchapes de acero y postensado externo [Usar]
8. Rehabilitar estructuras de mampostería preservando su carácter histórico [Evaluar]
9. Realizar evaluaciones basadas en desempeño y diseñar intervenciones de retrofitting [Usar]
10. Utilizar tecnologías de ensayos no destructivos y monitoreo para evaluación de daños [Familiarizarse]

7.78.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

of Civil Engineers, A. S. (2021). 2021 infrastructure report card. Technical report, American Society of Civil Engineers.

Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción (SENCICO) / Ministerio de Vivienda, C. y. S. d. P. (2018a). Norma técnica e.030: Diseño sismorresistente. Technical report, Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú.

of Civil Engineers, A. S. (2022). Asce/sei 7-22: Minimum design loads and associated criteria for buildings and other structures. Technical report, American Society of Civil Engineers.

Priestley, M. J. N., Calvi, G. M., and Kowalsky, M. J. (2007). Displacement-Based Seismic Design of Structures. IUSS Press.

Institute, A. C. (2021a). Aci 562: Code requirements for assessment, repair, and rehabilitation of existing concrete structures. Technical report, American Concrete Institute.

of Civil Engineers, A. S. (2017). Asce/sei 41-17: Seismic evaluation and retrofit of existing buildings. Technical report, American Society of Civil Engineers.

Agency, F. E. M. (2000). Fema 356: Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings. Technical report, Federal Emergency Management Agency.

Institute, A. C. (2017). Aci 440.2r-17: Guide for the design and construction of externally bonded frp systems for strengthening concrete structures. Technical report, American Concrete Institute.