Arquitectura y Urbanismo ISSN: 0258-591X [email protected] Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría Cuba

VAZ SUÁREZ, CORALINA; ROCA FERNÁNDEZ, ESTRELLA YADIRA; BELLO CABALLERO, LUIS ENRIQUE Primer Taller Nacional Modelación y simulación de estructuras ante la presencia del viento y el sismo Mención 2: "La carga de sismo y su influencia en el diseño arquitectónico" Arquitectura y Urbanismo, vol. XXXII, núm. 2, 2011, pp. 80-84 Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría Ciudad de La Habana, Cuba

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Académicas / Taller estudiantil

Arquitectura y Urbanismo, vol. XXXII, no. 2, 2011, ISSN 1815-5898

Primer Nacional PRIMERTaller TALLER NACIONAL: MODELACIÓN Y Modelación y simulación de estructuras SIMULACIÓN DE ESTRUCTURAS ANTE LA PRESENCIA ante la presencia viento y el sismo DEL VIENTO Y EL del SISMO Mención Mención 2: 2: "La "La carga carga de de sismo sismo yy su su influencia influencia en en el el diseño diseño arquitectónico" arquitectónico"

Coralina Vaz Estrella Y. Roca Luis E. Bello

Los estudiantes y profesores participantes en el taller durante la impartición de conferencias.

CORALINA VAZ SUÁREZ. Arquitecta. Doctora en Ciencias Técnicas. Profesora Titular de la Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba. Jefa de la disciplina de Análisis y Diseño Estructural (ADE) de la carrera de Arquitectura. Coordinadora general del taller en la Mención 2. E-mail: [email protected] ESTRELLA YADIRA ROCA FERNÁNDEZ. Ingeniera. Profesora Auxiliar de la Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba. Profesora de la disciplina Análisis y Diseño Estructural (ADE). Miembro del comité organizador del taller en la Mención 2. E-mail: [email protected] LUIS ENRIQUE BELLO CABALLERO. Arquitecto, Adiestrado Laboral, Departamento de Arquitectura y Urbanismo, Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente. Profesor de la disciplina de Expresión Gráfica de la Arquitectura y el Urbanismo (EGAU) de la carrera de Arquitectura. E-mail: [email protected]

El Departamento de Arquitectura y Urbanismo de la Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente, desarrolló en el período del 29 de enero al 5 de febrero del presente año la continuación del Primer Taller Nacional: Modelación y simulación de estructuras ante la presencia del viento y el sismo en su Mención 2: "La carga de sismo y su influencia en el diseño arquitectónico", convocado por la disciplina Análisis y Diseño Estructural (ADE), donde participaron tres de las cuatro facultades donde se imparte la carrera de Arquitectura en el país: Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, Cujae; Universidad Central de Las Villas Marta Abreu (UCLV) y la Universidad de Oriente (UO). Este taller tuvo como objetivo profundizar en el análisis, cálculo e interpretación de la influencia de la carga sísmica desarrollando habilidades en su modelación y uso de las tecnologías informáticas como soporte para el cálculo automatizado de las estructuras, fomentando el trabajo en colectivos cuya composición fue mixta, formado por estudiantes de las tres universidades y de los dos años académicos seleccionados: tercer y cuarto año, para dar respuesta en un corto tiempo a un problema arquitectónico de mediana complejidad. La idea de este Taller surgió a partir de la experiencia acumulada en la impartición de las asignaturas que forman parte de la disciplina Análisis y Diseño Estructural (ADE), donde los estudiantes de arquitectura reciben los contenidos referentes al análisis de estructuras, siendo muy importante el cálculo de las cargas y dentro de ellas las ecológicas: viento y sismo.

Coralina Vaz-Suarez, Estrella Y. Roca-Fernández, Luis Enrique Bello-Caballero

La historia de la disciplina demuestra que estos contenidos no son tratados de igual forma en los cuatro Centros de Educación Superior donde se imparte la carrera de Arquitectura en la Facultad de Arquitectura de La Habana, Cujae. Se profundiza en los contenidos de la carga de viento por ser la acción más desfavorable teniendo en cuenta las características de la región, mientras que en la Facultad de Construcciones de la Universidad de Oriente los contenidos impartidos con mayor relevancia son los relacionados con el sismo, por tanto resulta de interés de los estudiantes de Arquitectura y docentes de la disciplina de Análisis y Diseño Estructural adquirir un mayor dominio de los contenidos referentes al comportamiento y modelación de estructuras frente a la acción de estas cargas ecológicas. La Mención 2 se realizó como continuación del exitoso Taller Estudiantil celebrado en la Facultad de Arquitectura de La Habana en el mes de octubre del pasado año en su Mención 1, en el que los estudiantes dieron respuesta estructural y formal a un edificio alto (más de 35 niveles) teniendo en cuenta la acción del viento. En la 2da Mención se profundizó en el cálculo de la carga de sismo y su influencia en las edificaciones, y como sede la ciudad de Santiago de Cuba por estar situada en la parte sur oriental de la Isla, la cual se considera la de mayor peligrosidad sísmica del país por la cercanía a la estructura de Bartlett-Caimán, frontera de las Placas Litosféricas de Norteamérica y del Caribe, donde también pueden ocurrir otros riesgos geológicos capaces de condicionar en determinado momento el fallo de las estructuras en sentido general, como son la liquefacción y los deslizamientos, en caso de suceder eventos sísmicos de moderada y gran intensidad.

PARTICIPANTES Participaron un total de treinta y nueve estudiantes de tercer y cuarto año: dieciséis de la Facultad de Arquitectura del Ispjae, siete de la Facultad de Construcciones de la UCLV y dieciséis de la Facultad de Construcciones de la UO.

EJERCICIO REALIZADO Los estudiantes dieron respuesta estructural a un edificio de cinco niveles destinado a alojamiento de la salud para pacientes y familiares que no residen en la ciudad de Santiago de Cuba teniendo en cuenta la acción del sismo, para lo cual definieron esquemas preliminares de zonificación, realizando los análisis funcionales entre las unidades que lo conforman, destacando el acceso principal y de servicio, así como el estudio volumétrico del mismo. Por requerimientos de proyecto un edificio de cinco plantas no requiere de elevadores, pero en este caso particular al ser sus usuarios personas con limitaciones motoras y (o) visuales permanentes o transitorias, precisa de tenerlos. Objetivo Profundizar, a partir de la definición de esquemas preliminares de zonificación, en el análisis, cálculo e interpretación de la influencia de la carga de sismo, desarrollando habilidades en su modelación y uso de las tecnologías informáticas como soporte para el cálculo automatizado de las estructuras.

Sitios de emplazamiento El edificio se localizó en tres áreas de la Avenida de Las Américas: Sitio1: Manzana ubicada en Ave. Las Américas entre las calles L y M del Reparto Terraza, que actualmente lo ocupa la Dirección Provincial de Planificación Física. Sitio 2: Manzana ubicada en Ave. Las Américas entre las calles D y E del Reparto Sueño, actualmente lo ocupa una obra en proceso de ejecución. Sitio 3: Manzana ubicada en la Avenida de Los Desfiles, próxima a Ave. Las Américas. Se brindó información gráfica de los sitios ofrecida por el Centro de Investigaciones de Ingeniería Sísmica (CENAIS) con la ubicación de fallas sísmicas primarias y secundarias, importante dato para realizar los análisis estructurales. Programa arquitectónico Para la realización del ejercicio se estableció como programa de necesidades que dicho alojamiento requería en planta baja de variados servicios: cafetería, salón de belleza unisexo, tienda de artesanía, farmacia de turno permanente, correos y sala para ver TV y video, desarrollándose a partir del segundo nivel el bloque de las habitaciones, quedando de esta forma definidas las unidades que lo conforman: Unidades que lo conforman 1. Vestíbulo general 2. Cafetería 3. Salón de belleza unisexo 4. Tienda de artesanía 5. Farmacia de turno normal 6. Correos 7. Sala de para TV y vídeo 64 cap 8. Alojamiento 8 hab/piso

ÁREA (m²) 45 160 98 100 60 60 40 20

También se definieron los Requerimientos estructurales. • La estructura se previó a base de pórticos dúctiles de hormigón armado, compuesta por losa plana, vigas de sección T y columnas cuadradas. • Se consideró una aceleración horizontal máxima en el sitio de emplazamiento de la obra de 0,3 g. • La carga permanente debido a tabiques divisorios de 1 kN/m2. • La carga permanente de terminación de entrepisos de 1,94 kN/m2 y de 2,61 kN/m2 en la cubierta. • Se consideró la obra como de importancia secundaria. • El perfil de suelo que corresponde al sitio de ubicación de la obra es S2 o S3. • Otras especificaciones estructurales fueron explicadas en las conferencias.

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Cronograma de trabajo • Taller No. 1: Visita al sitio. • Taller No. 2: Análisis del sitio, esquemas preliminares de zonificación y comportamiento volumétrico. • Taller No. 3: Análisis estructural que comprende: • Dimensionamiento estructural, predimensionamiento de los elementos estructurales. • Modelación estructural: Modelo físico para el análisis de la estructura del edificio. • Cálculo de las cargas: cargas permanentes, cargas de uso y carga de sismo. Combinaciones de carga, cálculo de los valores propios y formas propias. • Ejecución del software profesional SAP 2000, versión 11. • Verificar valores de períodos. Verificación de los desplazamientos totales y las derivas por niveles. Taller No. 4: Preparación de las pancartas con la presentación de los resultados. Taller No. 5: Exposición del trabajo realizado por los colectivos.

EVALUACIÓN Los resultados fueron evaluados por el claustro de profesores mediante la presentación en formato digital de las soluciones propuestas y los análisis realizados por los colectivos. Esta evaluación obtenida al concluir el taller se le consideró asignatura electiva en el caso del tercer año y optativa para cuarto año.

CONFERENCIAS IMPARTIDAS 1."Santiago de Cuba y su arquitectura". Dra. Arq. María Teresa Muñoz. 2."El sismo en Santiago de Cuba y sus efectos". Dra. Arq. Coralina Vaz Suárez e Ing. Estrella Y. Roca Fernández. 3."El diseño y la construcción, factores decisivos en la respuesta de las edificaciones ante acciones sísmicas significativas". MSc. Darío Candebat Sánchez (Especialista del CENAIS). 4."Cálculo de la carga sísmica". MSc. Ing. José María Ruiz Ruiz. 5."Modelación estructural de la carga de sismo". MSc. Ing. José María Ruiz Ruiz.

Claustro de profesores Universidad de Oriente Dra. Arq. Coralina Vaz Suárez Dra. Arq. María Teresa Muñoz Ing. Estrella Yadira Roca Fernández MSc. Darío Candebat Sánchez (Especialista del CENAIS) MSc. Ing. Mayra M. González Fernández MSc. Ing. José M. Ruiz Ruiz Dr. Ing. Francisco Calderín Mestre Ing. Nelson Saint Félix Arq. Luis Enrique Bello Caballero 82

6. "Evaluación de la vulnerabilidad sísmica". MSc. Ing. Mayra Mónica González Fernández.

ACTIVIDADES EXTRACURRICULARES Además de las actividades docentes planificadas se desarrollaron recorridos a lugares de interés de la ciudad tales como: Centro Histórico de la Ciudad, visita al Castillo Morro, mausoleo José Martí en el cementerio Santa Ifigenia de la ciudad de Santiago de Cuba, entre otros, así como visitas técnicas al Observatorio Sismológico Nacional, la Estación Sismológica ubicada en las cercanías al río Carpintero y al preuniversitario Rafael María Mendive, como ejemplo de proyecto de rehabilitación ejecutado con criterios sismorresistentes. La propuesta de este colectivo consistió en un inmueble de cinco niveles ubicado en el sitio 1, conformado por cuatro discos que con forma regular y simétrica logró adaptarse a las condiciones topográficas de la zona, recreando además en su diseño, las características modernistas de las instalaciones que conforman el entorno inmediato al sitio. Se realizó la modelación de la carga sísmica en los cuatro edificios componentes, lográndose ver el comportamiento estructural de cada uno de los discos, con el cálculo de las derivas entre los diferentes niveles y las dimensiones de las juntas sísmicas entre los diferentes discos rígidos que conforman la estructura. La estructura del edificio que presentó este colectivo ubicada en el sitio 2, se concibió a partir de tres discos rígidos, usando pórticos dúctiles de hormigón armado, con losas planas de 15 cm de espesor, vigas de sección T y columnas cuadradas de 50 cm de sección que salvan luces de 4 x 7 m. Se modeló la carga sísmica en el bloque estructural más crítico, por ser el más alto, con el apoyo de una plantilla Excel. y mediante la corrida del Programa SAP 2000 se obtuvo el desplazamiento lateral de cada nivel en las direcciones principales de trabajo comprobándose que estaban dentro de los rangos permisibles de la Norma Cubana. El trabajo de este colectivo fue destacado en la conceptualización y el análisis del sitio presentando un amplio uso de diferentes softwares de representación gráfica aplicados en la carrera como son el Corel, Photoshop, Excel, logrando mostrar en imágenes la expresión formal de la propuesta.

ISPJAE Dr. Ing. Ángel Martínez González MSc. Arq. Ricardo Machado Jardo Arq. Carlos Guerra Astorga Arq. Raiders Pérez Vázquez

UCLV Arq. Gonzalo González Camacho

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Coralina Vaz-Suarez, Estrella Y. Roca-Fernández, Luis Enrique Bello-Caballero

EJEMPLO DE ALGUNAS DE LAS PANCARTAS PRESENTADAS EN LA DISCUSIÓN FINAL DEL TALLER

Figuras 1 y 2. Colectivo 1: Virginia Ugarte Pentón (UCLV), Anabel Rojas Santoya (UO), Susana Martín Wanton (UO), Nataly González Milián (Cujae) y Juan Carlos Prieto Rodríguez (Cujae).

Figuras 3 y 4. Colectivo 2: Laritza Ramirez Pérez (UCLV), Natali Collado Baldoquin (Cujae), Raul Cortaza Fernández (Cujae), Luis A. Rosell Oliveros (UO) y Leonardo Pérez Vilorio (UO)

Figuras 5 y 6. Colectivo 5: Yasser Balceiro Rodríguez (Cujae), Nivia Rodríguez Mursulí (Cujae), Jorge Luis Rivero Bonet (UCLV), Lis Carvajal Soto (UO) y Diana W. Romero Hernánde (UO). Arquitectura y Urbanismo, vol. XXXII, no 2, mayo-agosto, 2011, p. 80-84, ISSN 1815-5898

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IMÁGENES DE LAS ACTIVIDADES DESARROLLADAS

CONCLUSIONES

POR LOS ESTUDIANTES EN EL TALLER

La realización de este Taller estudiantil en la carrera fue muy positivo por cuanto constituye la primera experiencia de la aplicación de contenidos recibidos en la disciplina ADE en la respuesta a un ejercicio, que no solo fue resuelto desde el punto de vista formal, sino también modelado estructuralmente, por lo que se logró, además de la integración de varias de las disciplinas que se imparten en la carrera, que estudiantes de otros centros profundizarán en el comportamiento y una adecuada respuesta estructural sismorresistente de edificaciones ubicadas en zona de gran riesgo sísmico acorde con los requerimientos que plantea la Norma Cubana de Sismo. Se logró un ambiente de trabajo en colectivo, integrando en los mismos estudiantes de las tres universidades del país, constatándose que el nivel de preparación de los participantes en la realización del ejercicio demuestra que existe un adecuado tratamiento de los contenidos que se imparten en las asignaturas de la disciplina en los diferentes Centros de Educación Superior del país. Por los excelentes resultados alcanzados en este taller, en las conclusiones se anunció una próxima edición a celebrarse en la UCLV donde se incorporarán estudiantes de la Facultad de Arquitectura de Camagüey, quedando de esta forma representada todas las facultades donde se imparte la carrera de arquitectura del país. Se está valorando que además de la modelación de las cargas ecológicas viento y sismo, se incluya lo referente a la recuperación posdesastre en el hábitat, por su adecuada relación con estos eventos naturales y la gran actualidad del tema, siendo esta la posible temática propuesta para este 2do Taller a realizarse en la Facultad de Construcciones de la UCLV en el próximo año 2012.

Los colectivos trabajando en el laboratorio de computación modelando la estructura.

Visita realizada al mausoleo José Martí en el cementerio de Santa Efigenia de la ciudad de Santiago de Cuba.

Universidad de Oriente Facultad de Construcciones Departamento de Arquitectura y Urbanismo Fecha de elaboración: marzo/ 2011

Colectivo de estudiantes en la presentación de los trabajos realizados. 84

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