Evaluación estructural y reforzamiento Teatro Municipal Lima

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

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES
SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES
AV. TÚPAC AMARU N° 1150 - Lima 25 - PERÚ Apartado Postal 31-250 Lima 31
Teléfax (51-1) 482-0777, 481-0170
e-mail: director@uni.edu.pe http://www.cismid-uni.org
1
EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Y ALTERNATIVA DE
REFORZAMIENTO DEL TEATRO MUNICIPAL DE LIMA
ÍNDICE
1. ANTECEDENTES
2. OBJETIVOS
3. ALCANCES
4. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA
5. ESTUDIO DE PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES
6. ESTUDIO GEOTECNICO Y DE MECANICA DE SUELOS
7. ESTUDIO DE MICROTREPIDACIONES
8. DESCRIPCION DEL MODELO MATEMATICO
9. CONSIDERACIONES PARA EL ANALISIS
9.1 Cargas de gravedad
9.2 Cargas sísmicas
9.3 Combinaciones de carga
10. CARACTERISTICAS DINAMICAS DE LA ESTRUCTURA
11. ANALISIS SISMICO
12. FUERZAS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y VERIFICACION
12.1 Columnas
12.2 Vigas
12.3 Esfuerzo en muros
12.4 Análisis de las losas en el voladizo del 1er, 2do y 3er piso por
cargas de gravedad
13. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE LA EVALUACION
ESTRUCTURAL
14. PROPUESTA DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL Y REPARACION
REFERENCIAS

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ANEXOS
ANEXO I – ESTUDIO DE PROPIEDADES MECANICAS DE LOS
MATERIALES
ANEXO II – ESTUDIO GEOTECNICO Y DE MECANICA DE SUELOS
ANEXO III – ARCHIVO FOTOGRAFICO DE AUSCULTACION DE
MATERIALES EN EL TEATRO MUNICIPAL DE LIMA
ANEXO IV – PLANOS DE REFORZAMIENTO

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

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• Estudio de materiales, a través de la extracción de testigo de
concreto endurecido existente en el edificio y la auscultación del
refuerzo existente en algunos elementos estructurales (ver
Anexo I)
• Estudio de Microtrepidaciones, se han tomado medidas de los
periodos fundamentales en el edificio a través de las vibraciones
ambientales.
• Evaluación estructural del Teatro Municipal de Lima, a través del
análisis estructural en múltiples modelos matemáticos, se ha
pretendido estimar la respuesta de las estructura para cargas de
gravedad y de sismo. (ver ítems 1 al 12).
• Reforzamiento del teatro municipal de Lima, de los resultados de
la evaluación del edificio se considera el reforzamiento del
edificio intentado conservar el aspecto (ver ítem 13 y Anexo IV).
4. DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA
45.80
27.04
ZonaFrontal
delTeatro
ZonadePlatea
ypalcosdelTeatro
Hall Principal
Foyer
Platea
Palcos
Palcos
Orquesta
Corredor
Corredor
Fosa de
Ingreso
N
28.0015.60Escenario
AA
5
4
3
2
1
ACDF
1
2
3
4
5
B
F
Q
Q
B
B
Fig. 1 planta general de la estructura del teatro municipal

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El teatro municipal es una estructura diseñada y construida con este fin. Tiene
un área en planta de 1190m2
aproximadamente. En planta se distinguen dos
áreas bien marcadas la primera es la zona frontal el edificio en donde se
encuentra el Hall principal, el Salón de Recepción, el Foyer y las escaleras de
acceso a los pisos superiores; y la segunda es la correspondiente a la zona de
la platea, palcos y galerías del edificio del teatro.
El peso total del edificio es del orden de 5,940tn lo cual corresponde a un peso
distribuido del orden de 1.7tn/m2
.
La configuración estructural del teatro es irregular en planta y en altura. Esta
hecha en base a pórticos de concreto armado y muros de concreto en los dos
primeros pisos, así como de mampostería de yeso y arcilla en los pisos
superiores. La densidad de muros de concreto en el primer piso del edificio es
del orden de 9%.
El Edificio correspondiente al teatro es de concreto armado, tiene varios
desniveles y alturas que a continuación pasamos a describir:
NPT+13.05
NPT+4.81
NPT±0.00
NPT+17.60
NPT-4.20
NIV+22.08
NPT+2.90
NPT+18.90
NPT-2.06
NPT±0.00
NPT+6.10
NPT+10.02
NPT+3.10
NPT+7.23
NPT+12.12
NPT+20.88
NPT+18.27
NPT+15.35
NPT-3.60
NPT-4.63
NIV+22.08
CAFETERIA
PRINCIPAL FOYER
PLATEA
ESCENARIO
FOSA ORQUESTA
HALL
SALÓN PRINCIPAL
NPT+18.70
NIV+10.96
NPT+12.35
HALL
MENSULAS
DE CONCRETO
ESTRUCTURA METALICA
DE TECHO
Zona de Platea
y palcos del Teatro
Zona Frontal
del Teatro
Fig. 2 Corte B-B - Teatro Municipal, obsérvese zona frontal del teatro
y zona de platea y palcos
La zona frontal del edificio tiene básicamente dos niveles el primero
correspondiente al Hall principal tiene una altura de 4.65m aproximadamente y
estructuralmente esta compuesto por muros de concreto armado, albañilería y
12 columnas de sección circular; la losa de techo esta apoyada sobre vigas de
concreto armado. El segundo piso de la zona en mención correspondiente al

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salón de recepción tiene una altura de 8.3m aproximadamente y también tiene
muros de concreto armado y albañilería; la losa de techo es de concreto
armado y esta soportada por vigas invertidas de gran peralte.
Por otro lado, el edificio en la zona de platea y palcos tiene forma de herradura
en planta, tiene cuatro niveles, cada nivel tiene una zona de corredores y losas
en volados correspondientes a los palcos (primer y segundo piso) y zona de
galerías (tercero y cuarto piso). El desnivel entre los corredores y las losas en
volado en cada nivel es de 0.2m, 1.30m, 1.90m para el segundo tercer y cuarto
piso respectivamente.
NIV+16.05
NPT-2.00
NIV+22.20
NPT+15.15
NPT+11.55
NPT+7.05
NPT+2.90
NPT+0.00
NTT+17.45
NPT+6.05
NPT+10.00
NPT-0.30
NPT+2.85
PLATEA
CORREDOR
CORREDOR
CORREDOR
CORREDOR
CORREDOR
CORREDOR
NIV+17.60
PALCOS
PALCOS
PALCOS
PALCOS
PALCOS
PALCOS
ESTRUCTURA METALICA
DE TECHO
PALCO
DE VIUDAS
PALCO
DE VIUDAS
PARAPETO
EN AZOTEA
4.47
PLACA DE
CONCRETO
PLACA DE
CONCRETO
DE CONCRETO
LOSA EN VOLADO
DE CONCRETO
LOSA EN VOLADO
PALCOSPALCOS
MENSULAS
DE CONCRETO
MENSULAS
DE CONCRETO
Fig. 3 Corte A-A - Teatro municipal, en la zona de platea y palcos.
En el primer piso, los muros perimetrales ubicados en los ejes A y F son de
concreto sin refuerzo con columnas espaciadas aproximadamente a tres
metros las cuales están embebidas dentro de las primeras. En el eje circular Q
se encuentran una serie de placas de 1.40m aproximadamente y 30cm de
espesor con 6 varillas lisas de ¾” de diámetro y con estribos de ¼” de diámetro
espaciados a cada 50cm. La losa en volado esta apoyada sobre estas placas y
sobre unas columnas de concreto de 15cm x 50cm con un perfil de acero de
sección I de con 10cm de peralte en el ala inferior y 10cm de peralte y que
están ubicadas al interior de los palcos; esta losa en volado esta conformado
por vigas en voladizo de sección 15cm x 20 cm y un perfil de acero al interior
de la misma sección que la existente en las columnas y una losa superior se

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

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concreto armado con columnas de 60cm x 30cm en el quinto piso y de 30cm x
30cm en el sexto piso. Las vigas en estos dos niveles son de concreto con
cartelas en los extremos. Las losas de estas estructuras son de concreto
armado de 12cm de espesor.
En el eje 5 se puede observar las placas ubicadas a ambos lados del teatro de
25cm de espesor y que en la base están conectadas a través de un muro a
manera de viga de cimentación 0.45m x 2m de peralte y con una cimentación
de 0.5m de peralte y 65cm de ancho desplantada sobre el terreno.
5. ESTUDIO DE PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES
De los resultados del ensayo a compresión a los núcleos de concreto,
obtenidos de distintos elementos estructurales del teatro, realizados en el
laboratorio de estructuras del CISMID se ha obtenido una resistencia máxima a
compresión del concreto del orden de 99kgf/cm2
en las placas del 1er piso, de
113kgf/cm2
en las placas del 2do en la zona de palcos del teatro, de 256kgf/cm2
en las vigas del 2do piso, de 123kgf/cm2
en las vigas del 3er piso, de 71kgf/cm2
y 133kgf/cm2
en las columnas del 3er y 4to piso; y de de 191kgf/cm2
en las
columnas de la estructura por encima del portal del escenario. (Ver anexo II).
De resultados hechos en otro estudio sobre la calidad de los materiales
realizados por otra institución en noviembre de 1998 se obtuvo que la calidad
del concreto en promedio era del orden de 150kgf/cm2
para las placas P-E en
el primer piso, la placa ubicada en el eje 5 tiene una resistencia máxima a la
compresión del orden de 105kgf/cm2
-en el primer piso - 120kgf/cm2
- en el
segundo piso – 171kgf/cm2
- en el tercer piso -; El concreto armado utilizado en
las vigas del tercer piso tiene una resistencia a la compresión de 223kgf/cm2
.
En las columnas del tercer piso se encontró una resistencia a la compresión del
concreto del orden de 168kgf/cm2
y105kgf/cm2
.
En lo que respecta al acero han utilizado las propiedades mecánicas del acero
ensayado en el año 1998, en el cual se ensayaron varillas de acero lisas de
distintos diámetros utilizadas en la construcción del edificio las cuales tenían
esfuerzos de fluencia de entre 2070kgf/cm2
y 2800kgf/cm2
. Según este estudio
las varillas de aceros que datan desde la década de 1920 tenían ductilidades
obtenidas de los ensayos mayores a 12.
6. ESTUDIO GEOTECNICO Y DE MECANICA DE SUELOS
El estudio de mecánica de suelos consto de la realización de 01 calicata de
3.05m de profundidad y la auscultación de 03 cimentaciones. En donde las
conclusiones han sido tomadas considerando los resultados de estudios
anteriores realizados en el teatro.
De las auscultaciones realizadas sobre la cimentación se encontró que la
profundidad de desplante en una zapata aislada es de 50cm por debajo de

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nivel de piso terminado en la zona de los palcos, mientras que por debajo de
las columnas ubicadas en el en el eje Q y en la zona de los sótanos se
encontró que la cimentación corrida estaba a 55cm de profundidad. También se
encontró en la auscultación realizada en la cimentación de muros ubicada en la
zona del sótano correspondiente a la cafetería era de 55cm por debajo del nivel
de piso terminado.
De los resultados de los estudios se ha encontrado que la capacidad portante
para la cimentación desplantada a 55cm por debajo del nivel de piso es del
orden de 3.70kgf/cm2
.
De acuerdo al Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, el área de estudio se
encuentra comprendida dentro de la Zona Sísmica 3 que indica zona de alta
intensidad sísmica
Para el análisis sismo-resistente de las edificaciones según el RNC se
recomienda considerar al suelo del tipo S1 con período Tp(s) = 0.4seg, factor
de suelo S = 1.0
7. ESTUDIO DE MICROTREPIDACIONES
Se ha realizado un estudio de microtrepidaciones ambientales con finalidad de
obtener los modos fundamentales de vibración de la estructura en varios
puntos y niveles del edificio.
De los resultados de los ensayos de micortrepidaciones se ha encontrado que
la frecuencia predominante fundamental en la estructura es del orden de 3.5 a
3.3 Hertz correspondientes a un periodo del orden de 0.28seg. Este valor de
periodo fundamental ha servido de base para la calibración del periodo de
vibración del modelo matemático de corroborando las relaciones de masa y
rigidez contempladas en él.
8. DESCRIPCION DEL MODELO MATEMATICO
La estructura del teatro Municipal de Lima ha sido modelado con elementos
tipo barra (frame) para los elementos columnas y vigas; y se ha usado
elementos tipo membranas y platea (Shell) para las placas, muros y losas
respectivamente.
El modulo de elasticidad utilizado ha sido de 1.1E+6tnf/m2
para concreto de
resistencia máxima a la compresión del orden de entre los 99kgf/cm2
a
133kgf/cm2
según los resultados del estudio de materiales. El módulo de
Poisson considerado fue de 0.20.
Las cargas de peso propio sobre la estructura han sido modeladas a través del
peso propio de los elementos, las cargas muertas adicionales y vivas han sido
colocadas directamente sobre los elementos como cargas distribuidas y

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puntuales. Las fuerzas inducidas por sismo han sido ingresadas a través de un
espectro de pseudos-aceleraciones.
Fig. 8.1 – Vistas del modelo matemático elaborado para la evaluación de la
estructura
9. CONSIDERACIONES PARA EL ANALISIS
Las consideraciones para las cargas en la estructura son las estipuladas en las
normas E020 de cargas y E030 de diseño sismo resistente del Reglamento
Nacional de Construcciones del Perú.
9.1 Cargas de gravedad
Para el análisis por cargas de gravedad en el presente estudio han sido
consideradas todas las fuerzas correspondientes a los pesos propios de
todos los elementos, peso muerto y cargas vivas para los distintos
ambientes del edificio
9.2 Cargas sísmicas
Las cargas de sismo para el análisis sísmico dinámico modal espectral
sobre la estructura han sido consideradas tomando en cuenta lo
indicado en la norma sísmica NTE 030 del Reglamento Nacional de
Construcciones del Perú vigente.
Para llevar a cabo el análisis dinámico modal espectral sobre la
estructura para la verificación de la misma se han tomado los espectros
de diseño correspondientes a los de la norma antes mencionada con los
parámetros que se muestran mas adelante.
De acuerdo a la Norma de Diseño Sismorresistente se ha considerado
para el espectro de diseño los parámetros que conducen a un espectro
inelástico de pseudo-aceleraciones (Sa) definido por:

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ZUSC
Sa = g
R
Donde:
Z = 0.4 (Zona 3, Lima - Lima)
U = 1.3 (Teatro).
S = 1.0 (Tp = 0.4s según condiciones locales).
R = Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas, que para
nuestro caso es R = (3/4)(4), en ambas direcciones “X” e “Y”
(muros de baja ductilidad)
g = 9.81 (aceleración de la gravedad en m/s2)
C = Factor de amplificación Dinámica
De acuerdo a esto la aceleración máxima considerada para el espectro
fue de 425gals.
9.3 Combinaciones de carga
Las combinaciones utilizadas en la presente evaluación estructural para
la verificación del diseño de los elementos estructurales del teatro
Municipal de Lima son las correspondientes a la norma NTE 060 de
concreto armado del Reglamento Nacional de Construcciones vigente y
son:
C1: 1.5 D + 1.8 L
C2: 1.25 D + 1.25 L + Sx
C3: 1.25 D + 1.25 L - Sx
C4: 1.25 D + 1.25 L + Sy
C5: 1.25 D + 1.25 L - Sy
C6: 0.9 D + Sx
C7: 0.9 D - Sx
C8: 0.9 D + Sy
C9: 0.9 D - Sy
Siendo:
D = carga muerta
L = carga viva
Sx = carga de sismo en dirección X
Sy = carga de sismo en dirección X
10. CARACTERISTICAS DINAMICAS DE LA ESTRUCTURA
El comportamiento dinámico de la estructura se puede conocer por medio de
parámetros principales como: los modos de vibración, los periodos y los
factores de participación de masa. Estructuras como la presente de complejas
geometrías poseen múltiples modos de vibración que definen su

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comportamiento dinámico. En esta sección solo se mencionan las principales,
escogiendo aquellos que poseen mayor factor de participación de masa; se ha
considerado utilizar en el análisis modal espectral cien modos de vibración, con
lo cual por lo menos el 98% del total de la masa en la estructura participará en
el cálculo de la fuerza sísmica.
El primer modo fundamental de la estructura tiene un periodo del orden de
0.36seg y es acoplado en el cual participa el 48% de la masa en las direcciones
X e Y respectivamente. Así mismo, el segundo modo fundamental de la
estructura tiene un periodo del orden de 0.36seg y también es acoplado en el
cual participa el 46% de la masa en las direcciones X e Y respectivamente. Los
modos de vibración de la estructura para estos dos primeros modos la
muestran en un movimiento de vibración natural con componentes en las
direcciones X e Y. (ver Fig. 10.1 y 10.2)
a) Vista 3D b) Vista en planta
Figura 10.1 - Primer modo de vibración T= 0.36seg
Fig. 10.2 Segundo modo de vibración T= 0.31s.
Según los resultados del estudio de microtrepidaciones ambientales se
obtuvieron valores periodo de vibración fundamental del orden de 0.26s -0.28s,
Estos resultados aunque difieren de los calculados en el modelo matemático
son bastante similares desde el punto de vista del cálculo estructural; sin
embargo, esta diferencia podría deberse a muchos factores tales como el

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tarrajeo, que por ejemplo, aunque no tienen un carácter estructural cuando sus
espesores no son despreciables pueden aportar una considerable rigidez a la
estructura. De los valores obtenidos a través del estudio de microtrepidaciones
y los calculados del modelo matemático concluimos que el modelo esta lo
suficientemente calibrado para el calculo de la fuerza sísmica ya que las
aceleraciones espectrales que serán utilizadas para el análisis sísmico serán
obtenidas de la zona plana del espectro de la norma.
Otro modo de importancia lo representa el número 64 que tiene un periodo del
orden de 0.11seg, con un 6.4% de masa en la dirección X es el segundo modo
de vibración fundamental de la estructura en la dirección X; también se puede
observar en la forma de modo de vibración se puede observar la vibración del
muro por encima de la azotea. (Ver Fig. 10.3).
Fig. 10.3 - Modo de vibración Nº 64. T= 0.11s.
El modo de vibración numero 79 tiene un periodo de vibración de 0.06seg y con
un 5% de la masa vibrando en la dirección Y. (ver Fig. 10.4)
Figura 10.4 - Modo de vibración Nº 79. T= 0.06s.

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Tabla 10.1 – Periodos y Factores de participación de masas
Modo Periodo
N° (seg) Dir X (%) Dir Y (%) Rot Z (%)
1 0.36 27.78% 19.07% 52.96%
2 0.31 19.54% 29.03% 2.75%
8 0.24 2.10% 0.22% 0.46%
22 0.19 2.45% 2.12% 0.01%
56 0.12 0.22% 2.01% 0.03%
64 0.11 6.63% 0.00% 4.64%
66 0.1 1.85% 0.05% 1.17%
71 0.09 0.01% 1.61% 0.29%
73 0.08 2.06% 0.10% 0.30%
74 0.08 0.00% 1.99% 0.19%
79 0.06 0.03% 5.06% 1.44%
81 0.06 0.13% 5.84% 2.41%
82 0.06 1.58% 0.25% 0.32%
83 0.06 0.10% 2.69% 1.11%
84 0.05 2.18% 0.72% 1.07%
85 0.05 0.06% 2.52% 0.48%
86 0.05 1.82% 0.02% 1.66%
87 0.04 0.22% 1.67% 0.60%
88 0.04 2.43% 0.05% 0.87%
90 0.04 2.01% 0.70% 0.14%
91 0.03 0.08% 3.47% 0.34%
92 0.03 2.08% 0.04% 1.84%
95 0.02 0.11% 1.86% 0.67%
96 0.02 1.75% 0.06% 0.66%
97 0.01 0.16% 1.65% 0.65%
98 0.01 1.89% 0.15% 0.59%
100 0.01 1.44% 0.86% 0.16%
Factores de Participación de Masa
La Tabla 10.1 muestra un resumen de los principales modos de vibración y sus
respectivos periodos. Además los factores de participación modal muestran la
influencia de cada modo a los desplazamientos totales de la estructura. La
masa total acumulada que participa en el análisis dinámico es de 96.7% en la
dirección X y de 98.2% en la dirección Y.
11. ANÁLISIS SÍSMICO
El peso de la estructura para el cálculo del cortante sísmico en la base es de
5,295tn. El cortante basal sísmico es de 2,049tn correspondiente al 90% del
cortante estático tal y como se estipula en la norma sísmica E030
En este tipo de edificaciones es dificil hablar de un único desplazamiento tipico
por nivel, ya que no se cuenta con diafragmas rígidos y continuos. En tal
sentido los resultados de los desplazamientos máximos, debido a la ocurrencia
de sismo en la dirección X, en el ultimo nivel son del orden de 9.13cm en la

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

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Fig. 11.2 - Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Primer Nivel
debido al sismo en las direcciones X (izquierda) Y (derecha)
Fig. 11.3 - Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Segundo Nivel
En el tercer nivel se presentan los máximos desplazamientos relativos y
distorsiones en las zonas de las galerías laterales del teatro observándose un
valor máximo de distorsión (Driftx) de 4.1/1000 en la dirección X, mientras que
en la dirección Y el valor máximo de la distorsión es de 4.83/1000 como se
puede observar en la Fig. 11.4.

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Fig. 11.4 - Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Tercer Nivel debido
al sismo en las direcciones X (izquierda) Y (derecha)
En el cuarto nivel, las distorsiones máximas son del orden de 2.18/1000 en la
dirección X, mientras que en la dirección Y es del orden de 2/1000 (ver Fig.
11.5).
Fig. 11.5 - Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Cuarto Nivel
Las distorsiones máximas en la dirección X en el quinto piso (llamado también
como el palco de las viudas) es del orden de 1.4/1000 en la dirección X, y de
2.45/1000 en la dirección Y.

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Fig. 11.6 - Desplazamientos y Distorsiones Relativas por zonas del Quinto Nivel
Según la norma técnica de edificaciones NTE-030 – Diseño sísmico, se
estipula que la distorsión máxima permitida para estructuras de concreto
amado dúctiles es del orden de 7/1000 y para estructuras de concreto armado
de ductilidad limitada s del orden de 4/1000.
Por otro lado, debemos recordar que la estructura en estudio correspondiente a
la zona de la platea y palcos del teatro en el 1er y 2do piso se muestra como
sismicamente resistente en base a muros de corte de concreto de baja
ductilidad. En el 3er es una estructura aporticada con poco confinamiento, y por
lo tanto baja ductilidad, y en el caso de los vanos perimetrales, estos están
rellenos con mampostería de bloques de yeso. En el cuarto y quinto piso la
estructura es básicamente aporticada con poco confinamiento, y por lo tanto
baja ductilidad, y con los vanos perimetrales rellenos con muros de
mampostería de ladrillo de arcilla.
De lo expuesto anteriormente, se puede concluir que la zona mas vulnerable a
daño debido a ocurrencia del sismo estipulado en la norma seria el tercer nivel
en donde las distorsiones son del orden de 4.6/1000 y tratándose las columnas
de elementos de concreto armado con distorsiones máximas permitidas del
orden de 7/1000, estas no están confinadas adecuadamente y presentan un
concreto de baja calidad en contraste con los elementos comúnmente usados
en las construcciones actuales y ampliamente estudiados en laboratorio por lo
tanto podemos concluir que las columnas de este nivel podrían sufrir gran daño
debido a su baja ductilidad y su demanda considerable.

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12. FUERZAS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y VERIFICACION
12.1 COLUMNAS
Columnas del tercer y cuarto nivel en eje Q
En la zona del pasadizo en el tercer y cuarto nivel, sobre el eje Q, se
observa la existencia de columnas cuadradas de 35cm de lado, durante
las auscultaciones llevadas a cabo se comprobó que dos de dichas
columnas poseían acero de refuerzo longitudinal liso de diámetros
19mm (3/4”) y 47mm (15/8”) como se observa en las siguientes fotos.
Foto 12.1 – Columna ubicada en la parte
izquierda del pasadizo del tercer nivel en
donde se observa la existencia de acero de
refuerzo de diámetros 19mm y 47mm.
Foto 12.2 – Columna ubicada en la parte
derecha del pasadizo del tercer nivel en
donde se observa la existencia de acero de
refuerzo de diámetros 19mm y 47mm.
En base a esto se elaboró los diagramas de interacción para dichas
columnas, siendo el modelo considerado el que se observa en la
siguiente Figura.
Fig. 12.1 – Modelo de sección de columna 35x35 de tercer y cuarto nivel

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P ( kN)
Mx (kN-m)
1400
-1000
60-60
(Pmax)
(Pmin)
fs=0.5fy
fs=0
fs=0.5fy
fs=0
Fig. 12.2 – Diagrama de Interacción P - Mx
P ( kN)
My (kN-m)
1400
-1000
100-100
(Pmax)
(Pmin)
fs=0.5fy
fs=0
fs=0.5fy
fs=0
Fig. 12.3 – Diagrama de Interacción P - My
De las figuras antes presentadas se tiene que la capacidad de la
columna a carga axial pura es de 140t (1372.9 kN) siendo su máxima
capacidad a la carga axial (por efectos de carga axial y flexión) de 112t
(1098.4 kN). La máxima capacidad a la flexión pura de la sección es de
8.66t-m (85 kN-m) alrededor del eje Y mientras que alrededor del eje X
es de 5.61t-m (55 kN-m).

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La resistencia al corte de la sección de concreto es de
aproximadamente 6t debido a que la resistencia a la compresión del
concreto es baja.
Del análisis se ha encontrado que las fuerzas debido a las
combinaciones de cargas, mas criticas, para las columnas en el tercer
nivel sobre el eje Q son las que se observan en la Tabla 12.2 y para las
del cuarto nivel también sobre el eje Q son las que se tiene en la tabla
12.3.
Tabla 12.2 – Combinaciones de carga críticas para las columnas del tercer
nivel
Combinación P (Ton) V2 (Ton) V3 (Ton) T (Ton-m) M2 (Ton-m) M3 (Ton-m)
C1 -88.81 3.95 -0.81 -0.11 1.31 -7.56
C1 -90.04 3.95 -0.81 -0.11 -0.95 3.51
C1 -56.64 -0.01 -1.7 -0.01 3.63 0
C2 -84.21 -3.9 -7.6 -0.19 -10.78 -17.45
C2 -85.24 -3.9 -7.6 -0.19 -8.41 -5.35
C2 -24.52 5.91 7.72 0.13 16.09 9.89
C4 -81.33 -2.11 -8.48 -0.2 -12.23 -14.77
C4 -82.36 -2.11 -8.48 -0.2 -9.42 -3.05
C4 -49.4 6.26 7.9 0.04 16.83 0.5
C6 -22.99 6.36 8 0.07 15.14 5.35
C6 -10.03 9.23 4.54 0.23 7.76 15.62
C6 -67.19 -0.82 -1.71 -0.48 -2.87 -0.88
C8 -23.56 4.88 8.38 0.07 15.9 3.24
C8 -9.05 7.83 6.02 0.25 10.22 13.58
C8 -53.56 -0.7 -1.87 -0.39 -3.68 -0.56
Tabla 12.3 – Combinaciones de carga críticas para las columnas del cuarto
nivel
Combinación P (Ton) V2 (Ton) V3 (Ton) T (Ton-m) M2 (Ton-m) M3 (Ton-m)
C1 -65.95 -1.43 0.13 0.01 -0.14 3.64
C1 -73 1.28 -1.08 0.05 -2.06 3.16
C2 -47.2 0.68 2.26 0.11 3.78 5.55
C2 -68.9 0.07 -2.04 -0.05 -3.85 0.04
C2 -50.36 -2.07 -2.33 -0.08 -5.26 -0.04
C4 -68.85 0.24 -2.35 -0.05 -4.44 0.33
C4 -34.22 2.37 1.92 0.02 3.44 4.68
C6 -31.84 -1.87 -2.24 -0.1 -3.9 -4.2
C6 -44.66 -0.4 -1.64 -0.07 -3.1 -1.17
C6 -31.37 -1.51 -2.46 -0.08 -5.08 -1.32
C8 -44.61 -0.23 -1.96 -0.07 -3.69 -0.88
C8 -16.62 2.08 2.05 0.03 4.13 2.52
C8 -17.57 2.08 2.05 0.03 3.66 4.36

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Comparando la capacidad de estas columnas al corte con la demanda,
se puede decir que estas son sobrepasadas en las columnas del tercer
nivel y no así en la del cuarto nivel. En cuanto a la resistencia a la flexo-
compresión o flexo-tracción de la sección de la columna se puede decir
que las demanda es mayor a la capacidad en las columnas del tercer
nivel.
En el caso de las columnas del cuarto nivel, la resistencia de la columna
cumple con las solicitaciones antes mencionadas, sin embargo, debido
al poco confinamiento de la sección y la baja resistencia a la compresión
del concreto, podemos decir que no hay manera de garantizar un buen
comportamiento del elemento para deformaciones mas allá de la
fluencia.
12.2 VIGAS
En la zona del edificio correspondiente a los palcos y platea del teatro,
las vigas del segundo y tercer piso poseen poca luz y por lo tanto el
requerimiento de refuerzo longitudinal del elemento es el mínimo según
los códigos. De lo observado en campo, el refuerzo existente en estas
vigas cumplen con este requerimiento, sin embargo, algunas de ellas
presentan daños debido a la corrosión del refuerzo existente que en
algunos casos ha desprendido el recubrimiento de concreto.
Las vigas correspondientes a la zona frontal del teatro en el Hall de
ingreso y el salón de recepción, no presentan daño visible y no ha sido
posible la auscultación del refuerzo en ellas debido a que los se han
iniciado en esos ambientes los trabajos de restauración. Sin embargo,
presentan un dimensionamiento adecuado y en caso de presentarse
daño a futuro se recomienda hacer un estudio detallado sobre estos
elementos.
12.3 ESFUERZOS EN MUROS
Los esfuerzos verticales de los muros perimetrales ubicados en los ejes
A y F en el primer piso debido a cargas de cargas de gravedad son del
orden de 4.5kgf/cm2
; para las placas ubicadas en el eje Q en la entrada
a los palcos tiene esfuerzos del orden de 12kgf/cm2
; mientras que para
las placas ubicada en el eje 5 son del orden de 15kgf/cm2
. En el muro
Frontal del edificio se presentan esfuerzos menores de 8.5kgf/cm2
. Para
los casos de ocurrencia de sismo los esfuerzos verticales llegan a tener
valores máximos del orden de 13kgf/cm2
. En todos los casos la
demanda por cargas de gravedad y sísmicas son menores que la
capacidad que poseen de estos muros existentes de concreto (ver Fig.
12.4 y 12.5)

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Fig. 12.4 – Esfuerzos verticales (kgf/cm2
) debido a cargas de
gravedad sobre muros del primer piso del teatro
Fig. 12.5 – Esfuerzos verticales (kgf/cm2
) debido a las cargas de
gravedad y de sismo en la dirección X sobre muros del primer piso del
teatro

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Fig. 12.6 – Esfuerzos de corte (kgf/cm2
) debido al sismo en la dirección
Y sobre muros del primer piso del teatro
Sin embargo, los esfuerzos de corte en caso de ocurrencia de sismo
llegan a tener valores del orden del orden de 8kgf/cm2
en los muros
perimetrales ubicados sobre los ejes A y F en la zona de los palcos y
platea del teatro. En los muros ubicados sobre el eje curvo Q los
esfuerzos de corte son del orden de 4.5kgf/cm2
a 6kgf/cm2
. Los muros
ubicados en la zona frontal del edificio correspondiente al Hall de
ingreso y el salón de recepción presentan esfuerzos de corte del orden
de 3.5kgf/cm2
(ver Fig. 12.6).
La capacidad al corte del concreto, de resistencia máxima a la
compresión del orden de 80 - 120kgf/cm2
, es del orden de
4.78 – 5.80kgf/cm2
.
Debemos de indicar aquí que los muros antes mencionados no poseen
refuerzo por corte con columnas embebidas en él, espaciadas a
intervalos de entre los 2m a 4m aproximadamente; y se ha calculado el
nivel de la fuerza cortante sísmica en el presente estudio de acuerdo a
lo estipulado en la norma técnica sísmica E030 para edificaciones con
muros de corte de baja ductilidad.
Por lo tanto, los muros que resultan vulnerables para el nivel del sismo
estipulado en la norma son los perimetrales ubicados en los ejes A y F
en la zona de los corredores y los ubicados en el eje curvo Q del primer
y segundo nivel.

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12.4 ANÁLISIS DE LAS LOSAS EN VOLADIZO DEL 1er, 2do Y 3er PISO POR
CARGAS DE GRAVEDAD
Se simuló analíticamente la prueba de carga llevada a cabo en el
volado del tercer nivel encontrándose que el desplazamiento vertical
máximo de la estructura es de 3.7mm, el cual es mayor a lo observado
en el ensayo que fue de 1.82mm. Esta diferencia en la deflexión
obtenida del ensayo y del análisis podría deberse, entre otros factores, a
que la calidad del concreto utilizado en las zonas del volado es mejor
que en la del concreto encontrado en otras zonas del teatro, pero en
todo caso ambas medidas de deflexión vertical en las losas del volado
de los palcos y galerías no superan el valor máximo permitido por la
norma que es de L/180 = 1.75cm.
(a) (b)
Fig. 12.7 – Deformada de la losa debida la prueba de carga (a)
Elevación de la estructural en volados (b) deformada de la losa
en tercer nivel en volado
De los análisis realizados por cargas de gravedad en los palcos del
primer y segundo piso, se obtuvieron valores de desplazamiento vertical
del orden de 0.9cm y 1.05cm los cuales están dentro de los valores
recomendados por la normatividad vigente.

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13. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE LA EVALUACIÓN
ESTRUCTURAL
13.1 CONCLUSIONES
1. La estructura correspondiente al teatro municipal de lima esta
desplantada sobre una área aproximada de 1190m2
, tiene una densidad
de muros de concreto no reforzado del orden de 9% y presenta una
configuración estructural irregural en planta así como en elevación.
2. El periodo fundamental de la estructura es del orden de 0.28seg según
estudios de microtrepidaciones ambientales. El modelo matemático
utilizado en el presente estudio tiene un periodo de 0.36seg lo cual es
bastante aproximado considerando, entre varios factores, que el tartajeo
en esta estructura tiene espesores de hasta 5 cm y aporta una
considerable rigidez a la estructura.
3. El concreto utilizado en la construcción de este edificio, según los
resultados los ensayos de laboratorio, muestra que la resistencia
máxima a la compresión fluctúa entre los 80kgf/cm2
y 130kgf/cm2
. Sin
embargo, existen algunas zonas, como las vigas ubicadas en los
corredores del 2do y 3er piso en las que se presentan esfuerzos
máximos a la compresión del orden de 200kgf/cm2
.
4. De los resultados de los ensayos de los núcleos de concreto a
compresión obtenidos para distintos puntos en la estructura, realizados
en el presente estudio y en otro realizado en 1998, se observa que no
hay un relación directa entre la baja resistencia a la compresión del
concreto existente y la degradación del concreto expuesto a altas
temperaturas, debido a que se han obtenido valores del orden de hasta
100kgf/cm2
en zonas en donde el fuego no afecto la estructura.
5. El refuerzo utilizado en los elementos de concreto armado del edificio
son lisos y datan de la década de 1920. De los resultados obtenidos de
ensayos realizados sobre el acero de refuerzo liso, solicitados por la
Municipalidad de Lima en el año de 1998 se observa que el acero tiene
un esfuerzo de fluencia entre los 2071kgf/cm2
y los 2812kgf/cm2
.
6. Los desplazamientos y distorsiones del edificio cumplen con los
requerimientos que para estructuras de concreto armado de baja
ductilidad que estipula la norma sísmica; sin embargo, las máximas
distorsiones se presentan en el tercer nivel con valores de distorsión
del orden de 4.83/1000 lo cual puede ocasionar daño considerable en
las columnas de concreto armado existentes ya que estas se muestran
sin un adecuado confinamiento y con una baja calidad del concreto.

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27
7. Debido a la gran cantidad de muros existentes en el primer y segundo
nivel del edificio, los esfuerzos de corte debido a sismo son del orden de
8kgf/cm2
en los muros perimetrales del edificio en los ejes A y F anexas
a las zonas de los corredores; mientras que, para las placas PE-R
ubicadas en el eje curvo Q de acceso a los palcos son del orden de
6.0kgf/cm2
siendo para la calidad del concreto existente el esfuerzo
máximo por corte del orden de 5.8kgf/cm2
. En la zona frontal del edificio
la demanda de esfuerzo por corte es menor que la capacidad del
concreto.
8. De los resultados del análisis sísmico, se ha observado que la demanda
por flexión y cortante en las columnas ubicadas sobre el eje Q en el
tercer piso sobrepasan la capacidad de las mismas; así mismo del
análisis realizado sobre la sección se ha encontrado la baja ductilidad
de estas debido al pobre confinamiento y la mala calidad del concreto.
9. En el cuarto piso, estas columnas cumplen con las demandas de la
norma sin embargo siguen presentando la misma baja ductilidad debido
al pobre confinamiento y mala calidad del concreto.
10. En el tercer piso, los muros de yeso de relleno existentes principalmente
en los ejes perimetrales A y F de la zona del teatro correspondiente a
los palcos y platea, presentan esfuerzos que sobrepasan ampliamente
su capacidad mostrando su naturaleza funcional mas que estructural.
11. En el cuarto piso, los muros de relleno de vanos hechos de
mampostería de ladrillo ubicados en los ejes perimetrales A y F en la
zona de los corredores de acceso a las galerías del teatro tienen
esfuerzos de corte del orden de 2.5kgf/cm2
. Mientras que los del quinto
piso tiene esfuerzos por corte del orden de 1.7kgf/cm2
.
12. La placas ubicada en el eje 5 de concreto armado tienen esfuerzos por
corte de demanda en caso de sismo del orden 22kgf/cm2
que es mayor
que la capacidad de los mismos y se muestran vulnerables en caso de
sismo.
13. Los tijerales ubicados en el 5to piso por encima de la zona de la platea
han sido sometidos a una prueba de cargas por parte del CISMID y han
confirmado que la exposición al fuego de estos a degradado su rigidez y
deben de ser reemplazados.
14. Losa de techo de concreto armado del quinto piso (llamado palco de
viudas) presenta daño producido por la el impacto por caída de
cornisamientos se muestra agrietado, sin embargo de los resultados de
la prueba de carga realizada por parte del CISMID se puede concluir
que presentan suficiente rigidez y pueden seguir en uso reparando en
daño existente.

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

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29
10. Eliminar segundo nivel de estructura ubicada por encima de la zona de
la fosa de músicos por encima de los 18.27m de altura de modo de
disminuir la masa de la estructura y de este modo disminuir la
vulnerabilidad sísmica del edificio.
14. PROPUESTA DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL Y REPARACIÓN
La propuesta de reforzamiento estructural aquí planteada intenta corregir las
deficiencias encontradas en el comportamiento estructural sísmico del edificio y
de dotar de la capacidad suficiente a los elementos estructurales existentes,
conservando las relaciones de aspecto de los mismos y los materiales
utilizados en su construcción de modo de alargar la vida útil de este edificio y
de salvaguardar la vida de las personas que allí se congregan.
Con tales objetivos se han tomado las siguientes acciones sobre el edificio:
1) Corrección de la discontinuidad de rigidez en la altura del edificio
Se han colocado placas reforzadas delgadas de 10cm de espesor adosadas a
los muros de yeso existentes ubicados en los ejes A y F en la zona de los
corredores del tercer piso.
La inclusión de las placas delgadas de concreto armado ha modificado las
formas de modo fundamentales del edificio siendo estas cada una por
separado no acopladas. También se ha conseguido eliminar la vulnerabilidad
de los muros de yeso existentes en el perímetro.
El periodo de vibración de la estructura reforzada es de 0.36s en la dirección X
con un factor de participación de masas solamente en dicha dirección de 53%.
El periodo de vibración en la otra dirección es de 0.25s con un porcentaje de
participación de masas de 21% solo en la dirección Y, lo cual ha conseguido
reducir el periodo de vibración en la dirección Y mostrándose que estos dos
primeros modos fundamentales de vibración de la estructura reforzada están
en una condición no acoplada reduciéndose así los efectos de torsión que esta
estructura tiene actualmente.
2) Aumento de la capacidad de las columnas existentes ubicadas sobre el
eje curvo Q en el tercer y cuarto piso
Se han adicionado perfiles de acero (ángulos 2.5” x 2.5” x 3/16”) en las cuatro
esquinas de las columnas cuadradas existentes aumentando su capacidad a la
flexión de 8.66tn-m a 27tn-m

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30
Fig.14.1 Sección transversal de las columnas del eje Q reforzada
Fig.14.2 Diagrama de interacción (izquierda) y Momento Curvatura
(derecha) de Sección reforzada
3) Reforzamiento de las placas ubicadas en el eje 5
Se reforzarán las placas ubicadas en el eje 5 adosándole otra de 10cm
de espesor con acero de refuerzo ½” @0.15cm en las dos direcciones y
adeherida a la placa existente de 25cm a través de barras de anclaje y
puente de adherencia. De esta manera el refuerzo de en la nueva placa
de 35cm será el adecuado para tomar el esfuerzo cortante en caso de
sismo.
4) Dotar de capacidad al cortante de los muros del teatro en el primer y
segundo piso.
Se colocarán mallas electrosoldadas Q139 (0.15m x 0.15m x Φ 4.2mm)
a los muros perimetrales ubicadas en los ejes perimetrales A y F; así
como a las placas ubicadas en el eje curvo Q de acceso a los palcos en
el primer y segundo piso de modo de dotarlos de la capacidad al corte
suficiente para satisfacer la demanda sísmica.

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31
5) Disminuir la masa del edificio ubicada en la parte superior del mismo.
Eliminar la altura del muro ubicado por encima del techo del quinto piso
ubicada sobre el eje Q en 2.1m de modo de que la parte alta del mismo
quede justo por encima de la nueva estructura metálica del techo.
También se demolerá la estructura por encima de los 18.75m de la fosa
de los músicos.
6) Reforzamiento de los muros de mampostería de ladrillos de arcilla en el
cuarto piso.
Se reforzarán los muros de mampostería de ladrillo de arcilla ubicadas
en los ejes perimetrales A y F en la zona de los corredores a través de
platinas de fibra de carbono de modo de dotarlos de capacidad al corte
suficiente para resistir la demanda sísmica.
7) Reforzamiento y reparación de la losa techo existente en la zona de los
corredores del tercer piso
Las viguetas de la losa de techo y las vigas VE-R en la losa de techo del
tercer piso serán reforzadas a través de:
a) La inclusión de concreto armado por que reemplace el lugar
ocupado por la mampostería de ladrillo de arcilla en el techo de
60cm x 12cm de modo tal de aumentar el peralte de la losa de
techo. También se colocaran fibras de concreto armado.
b) Las vigas transversales VE-R en la zona de los corredores serán
reforzadas a través de la inclusión de platinas de fibra de carbono
que serán colocadas tal y como se muestra en los planos
estructurales.
c) Se reparará la el acabado del techo tratando el acero expuesto a la
intemperie y degradado en diámetro debido al oxido.
8) Reparación de la losa del quinto piso (Palco de las viudas)
Se reparará el agrietamiento de la losa de techo del quinto piso a través
inyecciones de concreto líquido y otros métodos indicados en los planos
estructurales de modo de restaurar la capacidad de la misma.
Los planos de reforzamiento para el Teatro Municipal de Lima, anexos a este
informe, contienen todos los detalles y procedimientos constructivos necesarios
y deberán de ser seguidos minuciosamente para logar los objetivos trazados en
este estudio.

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32
REFERENCIAS
The Japan Building Disaster Prevention Association (1999). “Seismic Retrofit
Design and Construction Guidelines”. Building Guidance Division, Housing
Bureau, Ministry of Construction. Japón.
The Japan Building Disaster Prevention Association (1999). “Seismic
Evaluation and Retrofit”. Building Research Institute. Japón.
Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú. “Norma Técnica E.020 –
Cargas”. SENCICO. Perú.
Diseño sismoresistente”. SENCICO. Perú.
Estructuras Metálicas”. SENCICO. Perú.
Meli, Roberto. “Ingeniería Estructural de Edificios Históricos”. Fundación ICA.
Mexico, D.F.

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ANEXOS

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ANEXO I - ESTUDIO DE PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES

PROGRAMA DE EXTRACCION Y ENSAYO DE NUCLEOS DE CONCRETO
ENDURECIDO EN EL TEATRO MUNICIPAL DE LIMA
1. OBJETIVO
Con la finalidad de evaluar el estado de los materiales utilizado en la construcción del
Teatro Municipal de Lima, se realizó un programa de extracción de muestras de concreto.
Estas muestras fueron ensayadas para conocer las características mecánicas de los
materiales utilizados en los principales elementos estructurales.
2. EQUIPO UTILIZADO
- Una Maquina diamantina marca SHIBUYA.
- Brocas diamantadas de 3 “ de diámetro, para la extracción de muestras de concreto.
- Detector de acero PROFOMETER 4 modelo S.
- Maquina de compresión marca ELE, modelo 36-065016, Cap Max. 110 ton
3. PROGRAMA DE EXTRACCION DE MUESTRAS
El CISMID destacó un equipo técnico para que realizara la extracción de muestras de
concreto. De conformidad a las reuniones previas con el equipo de evaluación, se decidió
el número y localización de las muestras a tomar. Se realizó la extracción de 10
muestras de concreto endurecido, la ubicación de los puntos de extracción se muestran
en el anexo.
4. EXTRACCION DE MUESTRAS
Las extracciones de muestras de concreto se hicieron en muros, columnas y vigas
teniendo cuidado que la ubicación de los puntos de extracción no coincida con el acero
de refuerzo existente en los elementos estructurales. Para tal efecto se determinó la
ubicación del acero de refuerzo usando el equipo de detección de acero.
Los trabajos de campo se realizaron los días lunes 05 y martes 06 de enero del 2009.
5. ENSAYO DE LOS MATERIALES
Las muestras extraídas fueron cuidadosamente transportadas y ensayadas en el
Laboratorio de Estructuras del CISMID

Las muestras fueron ensayadas de acuerdo a las Normas ASTM C 39 NTP 339.034
ASTM C 42 NTP 339.059. Las características de las muestras y los resultados están
contenidas en las planillas del laboratorio anexas a este informe.
Los resultados de los ensayos de resistencia a la compresión se resumen en la tabla 1, y
en el grafico 1
Tabla 1 Ensayo de resistencia a la compresión de núcleos de concreto.
Identificación Elemento Ubicación Resistencia ( Kg/cm2 )
D-1 Muro 1º piso 105
D-4 Viga 3º piso 129
D-6 Columna 3º piso 71
D-7 Columna 4º piso 133
D-8 Columna 5° piso 191
Grafico 1 Ensayo de resistencia a la compresión de núcleos de concreto.
Muestras de concreto
0
50
100
150
200
250
300
D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 D-6 D-7 D-8 D-9 D-10
Muestra
(kg/cm2)

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESION
DE NUCLEOS DE CONCRETO
Solicitante: Municipalidad de Lima
Procedencia: Teatro Municipal
Tipo de probeta: Cilíndrica
Material: Concreto
Fecha de extracción: 11 Y 12 de enero del 2009
Fecha de ensayo: 14 de enero del 2009
IDENTIFICACION D 1 D 2 D 3 D 4 D 5
ALTURA (cm ) 14.00 15.50 16.00 14.50 16.50
DIAMETRO ( cm ) 8.40 8.40 8.40 8.40 8.40
AREA ( cm2 ) 55.42 55.42 55.42 55.42 55.42
CARGA ( Kg ) 5960 4560 6400 7300 14200
RESISTENCIA ( Kg/cm2 ) 108 82 115 132 256
RELACION ALTURA /DIAMETRO 1.667 1.845 1.905 1.726 1.964
FACTOR DE CORRECCION 0.973 0.988 0.978 0.978 0.997
RESISTENCIA PARA UNA 105 81 113 129 256
RELACION DE 2:1 (Kg/cm2 )
Norma de referencia ASTM C 39 NTP 339.034 - ASTM C 42 NTP 339.059
Equipo de ensayo: Maquina de compresión marca ELE, modelo 36-065016, Cap Max. 110 ton
Informe Nº 05-CISMID/2009
Hecho por: LMLD
Técnico: L.J.C.M/GABM
Ing Patricia Gibu Yague
Jefe del Laboratorio de Estructuras
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESION

DE NUCLEOS DE CONCRETO
Solicitante: Municipalidad de Lima
Procedencia: Teatro Municipal
Tipo de probeta: Cilíndrica
Material: Concreto
Fecha de extracción: 11 Y 12 de enero del 2009
Fecha de ensayo: 14 de enero del 2009
IDENTIFICACION D 6 D 7 D 8 D 9 D 10
ALTURA (cm ) 14.50 9.00 11.20 11.50 14.50
DIAMETRO ( cm ) 8.40 8.40 8.40 8.40 8.40
AREA ( cm2 ) 55.42 55.42 55.42 55.42 55.42
CARGA ( Kg ) 4050 8310 11180 7740 7050
RESISTENCIA ( Kg/cm2 ) 73 150 202 140 127
RELACION ALTURA /DIAMETRO 1.726 1.071 1.333 1.369 1.726
FACTOR DE CORRECCION 0.978 0.887 0.944 0.944 0.978
RESISTENCIA PARA UNA 71 133 191 132 124
RELACION DE 2:1 (Kg/cm2 )
Norma de referencia ASTM C 39 NTP 339.034 - ASTM C 42 NTP 339.059
Equipo de ensayo: Maquina de compresión marca ELE, modelo 36-065016, Cap Max. 110 ton
Informe Nº 04-CISMID/2009
Hecho por: LMLD
Técnico: L.J.C.M/GABM
Ing Patricia Gibu Yague
Jefe del Laboratorio de Estructuras

Fig. 01 Extracción de muestra D-1
Fig. 02 Extracción de muestra D-

Fig. 06 Extracción de muestra D-

ANEXO
Planos de ubicación
Extración de muestras de concreto

PRUEBA DE CARGA
TEATRO MUNICIPAL DE LIMA
1. Objetivo
Con el fin de verificar la seguridad y obtener información respecto de la capacidad de
carga de las losas de techo del Teatro Municipal de Lima y para fijar sus límites de
carga, se llevaron a cabo pruebas de carga.
2. Equipo usado
Se emplearon diales con precisión de 0.01 mm, ( Comparador marca Teclock, serie
90754) para medición de la deflexiones. Estos fueron colocados en una estructura
debajo de la zona de la losa de techo donde se llevo a cabo dicha prueba de carga.
3. Procedimiento de ensayo
Las pruebas de carga se realizaron en la losa de techo del tercer piso y en la losa del
techo del quinto piso. Antes de efectuar la pruebas de carga, se identifico los
componentes críticos y se decidió la zona de ensayo por medio del análisis.
En la losa del tercer piso, la carga de prueba se aplico gradualmente, en cuatro
incrementos iguales con una sobrecarga final de 400 kg/m2.
En la losa del quinto piso, la carga de prueba se aplico gradualmente, en seis
incrementos iguales con una sobrecarga final de 200 kg/m2.
4. Resultados de la prueba de carga
4.1 Losa del 3° Piso
Los resultados de la prueba de carga se muestran en la Tabla 1, el dial N°1
corresponde a las lecturas de deflexión del extremo de la losa en voladizo
La parte de la estructura sometida a la carga de prueba no presento evidencia visible
de falla (fisuración, desprendimiento del recubrimiento o deflexiones de tal magnitud
que sean incompatibles con los requerimientos de seguridad de la estructura), durante
la prueba.
La deflexión máxima en el centro de luz fue de 1.82 mm, la cual es menor que la
máxima permitida por la Norma E060
Prueba de carga - Losa 3º Piso
0
1
2
3
4
5
0 0.5 1 1.5 2
Deformacion ( mm )
Incrementodecarga
Dial 1
Dial 2
Dial 3
Dial 4
Dial 5
ººº

Tabla 1
Losa del 3° Piso
Lectura Diales ( mm )
Fecha Secuencia
Incremento
de carga 1 2 3 4 5
02-Ene Inicial sin carga 0 0 0 0 0 0
02-Ene 1° Carga 1 0.38 0.185 0.152 0.1 0.275
02-Ene 2° Carga 2 0.68 0.37 0.29 0.23 0.54
02-Ene 3° Carga 3 1.33 0.67 0.62 0.29 0.64
02-Ene 4° Carga 4 1.82 0.92 0.85 0.46 1.045
03-Ene Antes de descarga 4 1.685 0.78 0.695 0.392 1.032
03-Ene 1° Descarga 3 1.4 0.62 0.565 0.252 0.715
03-Ene 2° Descarga 2 1.13 0.465 0.445 0.162 0.524
03-Ene 3° Descarga 1 0.835 0.315 0.325 0.046 0.285
03-Ene 4° Descarga 0 0.645 0.15 0.235 0.012 0.125
04-Ene Lectura final 0 0.35 0.335 0.14 0.1 0.16
4.2 Losa del 5° piso
Los resultados de la prueba de carga se muestran en la Tabla 2, el dial N° 2
corresponde a las lecturas de deflexión del extremo de la losa en voladizo
La parte de la estructura sometida a la carga de prueba no presento evidencia visible
de falla (fisuración, desprendimiento del recubrimiento o deflexiones de tal magnitud
que sean incompatibles con los requerimientos de seguridad de la estructura), durante
la prueba.
La deflexión máxima en el centro de luz fue de 0.455 mm, la cual es menor que la
máxima permitida por la Norma E060.
Prueba de carga - Losa 5° piso
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Deformacion ( mm )
Incrementodecarga
Dial 1
Dial 2
Dial 3
Dial 4

Tabla 2
Losa del techo del quinto piso
Lectura Diales ( mm )
Fecha Secuencia
Incremento
de carga 1 2 3 4
07-Ene Inicial sin carga 0 0 0 0 0
07-Ene 1° Carga 1 0.010 0.04 0.03 0.02
07-Ene 2° Carga 2 0.050 0.085 0.06 0.05
07-Ene 3° Carga 3 0.080 0.09 0.08 0.04
07-Ene 4° Carga 4 0.110 0.13 0.12 0.09
07-Ene 5° Carga 5 0.170 0.18 0.13 0.11
07-Ene 6° Carga 6 0.220 0.23 0.19 0.17
08-Ene Antes de descarga 6 0.335 0.455 0.37 0.28
08-Ene 1° Descarga 5 0.300 0.43 0.325 0.26
08-Ene 2° Descarga 4 0.256 0.41 0.31 0.23
08-Ene 3° Descarga 3 0.210 0.355 0.275 0.21
08-Ene 4° Descarga 2 0.170 0.33 0.26 0.155
08-Ene 5° Descarga 1 0.123 0.265 0.2 0.13
08-Ene 6° Descarga 0 0.085 0.245 0.2 0.11
09-Ene Lectura final 0 0.010 0.185 0.175 0.045

Foto 01 Vista de la parte inferior de la losa, losa del quinto piso.
Foto 02 Equipo de medición de deflexiones de la losa, losa del quinto piso.
Foto 03 Colocación de las cargas, losa del quinto piso.

Foto 04 Zona de ejecución de la prueba de carga, losa 3° piso.
Foto 05 Colocación de las cargas, losa 3° piso.
Foto 04 Equipo de medición de deflexiones de la losa, losa 3° piso.

Grafico 01. Zona de prueba de carga en losa del tercer piso

Grafico 02. Zona de prueba de carga en losa del quinto piso

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ANEXO II - ESTUDIO GEOTECNICO Y DE MECANICA DE SUELOS

Solicitante :
Ubicación :
Lima - Perú
EMPRESA MUNICIPAL INMOBILIARIA DE LIMA S. A.
Jr. Ica, Cercado de Lima, Lima
ENERO, 2009
CENTRO PERUANO JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES
Av. Túpac Amaru Nº 1150, Lima 25, Perú - Teléfonos (51-1) 482-0804, 481-0170, 482-0777 - Correo labgeo@uni.pe - Página http://www.cismid-uni.or
LABORATORIO GEOTÉCNICO

CISMID – UNI
1.0 GENERALIDADES
1.1 Objetivo del Estudio
El objetivo del presente estudio de mecánica de suelos es investigar las
características físicas y propiedades mecánica del terreno de fundación
donde se encuentra cimentado el Teatro Municipal de Lima, ubicado en el
Jr. Ica, Cercado de Lima, provincia y departamento Lima.
El programa de trabajo realizado ha consistido en lo siguiente:
- Inspección ocular
- Ejecución de calicatas
- Ejecución de ensayos de densidad natural
- Toma de muestras alteradas
- Ejecución de ensayos de laboratorio
- Evaluación de los ensayos de campo y laboratorio
- Perfil estratigráfico
- Análisis de la cimentación
- Conclusiones y recomendaciones.
1.2 Normatividad
El Estudio de Mecánica de Suelos ejecutado, está en concordancia con la
Norma E-050 de Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de
Construcciones.
2.0 GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA DE ESTUDIO
2.1 Geología
Lima está localizada principalmente sobre un depósito fluvio-aluvional,
correspondiente al cono deyectivo Cuaternario de los ríos Rímac, Chillón y
Lurín. Este cono deyectivo consiste de material de naturaleza lentiforme
donde se superponen en forma variable, depósitos de grava arenosa,
arena, arcilla y limo. Estos sedimentos aluviales han sido depositados
durante la última etapa del Pleistoceno, sobre el zócalo rocoso más
antiguo, compuesto por rocas sedimentarias del Mesozoico.
Los cerros que rodean la ciudad de Lima están constituidos principalmente
por rocas intrusivas y materiales del período Cretáceo. La mayor parte de
la ciudad está localizada sobre una superficie plana. La Figura 1 muestra el
mapa geológico de la ciudad de Lima, según A. Martínez Vargas (1975).

CISMID – UNI
La geodinámica externa de la zona en estudio no presenta peligro de
huaycos, deslizamientos de escombros o inundaciones. En cuanto a la
geodinámica interna deberán considerarse los efectos de la actividad
sísmica, debido a que el área en estudio se encuentra ubicada en una zona
altamente sísmica.
2.2 Sismicidad
La fuente básica de datos de intensidades sísmicas es el trabajo de Silgado
(1978), que describe los principales eventos sísmicos ocurridos en el Perú.
Del Mapa de Zonificación Sísmica del Perú (RNC) y del Mapa de
Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas observadas en el Perú,
presentado por Alva Hurtado et al (1984), el cual se basó en isosistas de
sismos peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos históricos y
sismos recientes; se concluye que de acuerdo al área sísmica de la zona
de Lima, existe la posibilidad de que ocurran sismos de intensidades tan
altas como VIII en la Escala Mercalli Modificada. (Ver Figura 2: Mapa de
Zonificación Sísmica del Perú y Figura 3: Mapa de Distribución de Máximas
Intensidades Sísmicas).
3.0 INVESTIGACION DE CAMPO
Los trabajos de exploración de campo se desarrollaron en las fechas 11 y
12 de Diciembre del 2008, 07 y 08 de Enero del 2009 y consistieron en la
excavación de 01 calicata denominada C-1 y auscultación de 03 zapatas.
En la Figura 4a y 4b, se presentan la ubicación de la calicata y
auscultaciones de la cimentación.
3.1 Excavación de Calicatas y Cimentación
Con la finalidad de determinar el perfil estratigráfico de los suelos donde se
encuentra cimentado el edificio Teatro Municipal de Lima, se realizó la
exploración del terreno mediante la excavación manual. En cada una de
estas excavaciones (calicata y cimentación) se procedió a tomar muestras
de suelo alteradas para ser evaluadas en el laboratorio. Estos ensayos
permitieron identificar los suelos de los diferentes estratos y a la vez
estimar la resistencia de los mismos. En la figura 5 se presentan las
características del perfil estratigráfico de la calicata C – 1.
En la tabla 1, se presenta la denominación de la calicata y la cimentación,
profundidad y el número de muestras extraídas de cada una de ellas.

CISMID – UNI
Tabla 1: Calicatas y cimentación
Sondaje
Tipo de
Excavación
Profundidad
(m)
Muestras
extraídas
Nivel
freático
C – 1 Calicata 3.05 2 No presenta
Z – 1 Zapata 1.00 1 No presenta
Z – 2 Cimentación corrida 0.25 1 No presenta
Z – 3 Cimentación corrida 0.55 1 No presenta
3.2 Auscultación de la Cimentación
Con la finalidad de verificar las dimensiones y profundidad de la
cimentación de la edificación existente, se auscultaron 01 zapata y 02
cimentaciones corridas denominados Z-1, Z-2 y Z-3. La cimentación Z – 2,
se trata de una cimentación corrida de un tabique. En la Tabla 2 y en las
Figuras 6, 7 y 8 se presentan las características de la cimentación.
Tabla 2: Resumen de zapatas y/o cimentación auscultada
Sondaje Tipo de excavación
Largo
(m)
Ancho
(m)
Peralte
(m)
Prof. de ciment.
(m)
Z – 1 Zapata 1.90 1.75 0.40 1.00
Z – 2
Cimentación de
tabique
--- 0.60 --- 0.25
Z – 3 Cimentación corrida --- 0.70 --- 0.55
4.0 ENSAYOS DE LABORATORIO
Para determinar las características físicas y mecánicas del terreno de
cimentación se realizaron ensayos de caracterizaciones físicas de los
suelos con las muestras obtenidas en campo. Los resultados se presentan
en el Anexo II.
4.1 Ensayos de Caracterizaciones Físicas
Estos ensayos se realizaron con las muestras alteradas obtenidas de cada
calicata. En total se realizaron 05 caracterizaciones físicas. Todos los
ensayos de laboratorio se realizaron siguiendo las normas ASTM.
5.0 PERFIL ESTRATIGRAFICO
El perfil estratigráfico del terreno presenta superficialmente una capa de
relleno de matriz limo arenosa con presencia de yeso aislado, restos de
ladrillos de tamaño máximo 1 ½”, y 5% de gravas aisladas de forma
redondeadas. El color varía del marrón al beige, tiene baja contenido de

CISMID – UNI
humedad, baja plasticidad y su compacidad es suelta a media. Este relleno
se presenta hasta 1.80 metros en promedio.
Por debajo del relleno hasta la profundidad promedio de 2.25 metros
existen suelos arcilla arenosa (CL) de consistencia blanda con bajo
contenido de humedad.
Subyacen la grava pobremente gradada con matriz de arena, según
clasificación como GP; las gravas son sub-redondeadas y se presentan en
porcentajes que varían de 70 a 75%, las arenas se presentan en
porcentajes que oscilan entre 11 a 20%; asimismo se presenta 6% de
cantos rodados comprendidos entre 3 a 5 pulgadas, 4% de boleos de 6 a
11 pulgadas y poco porcentaje de bloques de tamaño máximo 14”, el color
varía del marrón a beige y su compacidad varía de compacidad media a
compacta.
Para la evaluación del perfil estratigráfico con las evaluaciones realizadas,
se complemento con el estudio de suelos para el Teatro Municipal de Lima
realizado por M & M Consultores S. R. L.
En la figura 9 se presentan las características del perfil estratigráfico del
terreno.
6.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION
6.1 Profundidad de la Cimentación
En base a las características del perfil estratigráfico, la estructura se
encuentra cimentado sobre la grava pobremente gradada con matriz de
arena, clasificado según sistema SUCS como “GP”. Considerando las
cotas relativas de -3.05 m. para la zapata Z-1 y cimentación corrida Z-2 y -
4.10 m para la Cimentación corrida Z-3, referidas con respecto a la cota
relativa de 0.00 m del 1er
piso del Teatro Municipal de Lima. La profundidad
de desplante de 1.00 m para la zapata Z-1, 0.25 m para la Cimentación
corrida Z-2 y 0.55 m para la cimentación corrida Z-3. La diferencia de cotas
relativas entre el 1er
piso y las zapatas es debido a las presencia de 01
sótano.
6.2 Tipo de Cimentación
La estructura del Teatro Municipal de Lima presenta una cimentación
corrida y zapata aislada.

CISMID – UNI
FS
q
q ult
ad =
qfqccult NDSBNSCNSq 12
2
1
γγ γγ ++=
6.3 Capacidad Admisible de Carga
Se ha determinado la capacidad portante del terreno en base a las
características del subsuelo y las dimensiones de la cimentación que
presenta la estructura.
La capacidad de carga se ha determinado en base a la fórmula de Terzaghi
y Peck (1967), con los parámetros de Vesic (1971). De acuerdo a las
dimensiones de zapatas empleados, ancho de 1.75 m zapatas aisladas con
profundidad de cimentación de 1.00 m y 0.70 m cimentación corrida con
una profundidad de cimentación de 0.55 m.
No se encontró nivel freático hasta la profundidad investigada.
6.3.1 Estimación de la capacidad de carga
Debido a que la grava arenosa pobremente gradada (GP) presenta
bolonerías hasta el tamaño máximo 14", no fue posible extraer muestra
inalterada para realizar ensayo de corte directo, la compacidad del estrato
gravoso se encuentra en estado de compacidad media a compacta.
Según ensayos de corte directo in situ y de los ensayos de carga
realizados en Lima, en material granular de compacidad media suelta, el
ángulo de fricción interna varía de 35º a 39º. De acuerdo a esto, los
parámetros seleccionados son:
Cohesión : = 0.00 Kg/cm²
Angulo de fricción : = 38º
Se tiene:
(1)
(2)
Donde:
qult = Capacidad última de carga.
qad = Capacidad admisible de carga.
FS = Factor de seguridad igual a 3.
1γ = Peso específico antes del desplante
2γ = Peso específico debajo del desplante
φ
C

CISMID – UNI
B = Ancho de la zapata o cimiento corrido.
Df = Profundidad de la cimentación.
Nc, Nγ, Nq = Parámetros que son función de φ.
Sc, Sγ, Sq = Factores de forma.
De la Figura 10, Factores de capacidad de carga teniendo en cuenta la falla
General (Según Vesic, 1973), se obtiene los parámetros de capacidad de
carga para un ángulo de fricción (φ) igual a 38º.
γ1 = 2.00 g/cm3
Df = 0.55 m.
γ2 = 2.10 g/cm3
B = 0.70 m.
Tabla 3: Tabla de resultados
Tipo de
cimentación
Df
(m)
B
(m)
q ult.
(kg/cm²)
q adm.
(kg/cm²)
Cuadrada 1.00 1.75 26.0 8.7
Corrida 0.55 0.70 11.1 3.7
6.4 Estimación del Asentamiento
El asentamiento de la cimentación se calculará en base a la teoría de la
elasticidad (Lambe y Whitman, 1964). Se asume que el esfuerzo neto
transmitido es uniforme.
El asentamiento elástico inicial será:
Donde:
S = Asentamiento (cm)
∆qs = Esfuerzo neto transmisible (Kg/cm²)
B = Ancho de cimentación (cm)
Es = Módulo de elasticidad (Kg/cm²)
µ = Relación de Poisson
Iω = Factor de influencia que depende de la forma y la rigidez de
la cimentación (Bowles, 1977).
Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron asumidos a partir de
las tablas publicadas con valores para el tipo de suelo existente (GP), se asume
un valor conservador de E = 800 kg/cm² y u= 0.15.
s
ws
E
IuBq
S
)1( 2
−∆
=

CISMID – UNI
El asentamiento se ha analizado considerando la profundidad y el esfuerzo de
carga, los resultados se presentan en la tabla
Tabla 4: Resultados de asentamientos
q adm.
(kg/cm²))
Rigidez
Iw
(cm/m)
B
(m)
S
(cm)
3.7
Rígida
Flexible
210
254
0.70
0.7
0.8
7 Conclusiones
7.1 La Geología de la zona indica que se encuentra localizada sobre un
depósito aluvial (Cono Deyectivo del Río Rímac), el cual se ha depositado
durante el pleistoceno. Superficialmente se encuentran una capa delgada
de rellenos y subyacen a los rellenos depósitos de gravas pobremente
gradadas con limos y cantos rodados, boleos y boques de forma sub
redondeada a redondeada de tamaños máximas 8 a 12 pulgadas.
7.2 Se realizó 04 excavaciones manuales, de los cuales fueron una calicata
denominada C-1, alcanzando hasta la profundidad de 3.05 m y 03
auscultaciones de cimentación, 01 zapata aislada Z-1 con profundidad de
desplante de 1.00 m y 02 cimentaciones corridas Z-2 Y Z-3 con
profundidad de desplante de 0.25 m y 0.55 m respectivamente. No se ha
encontrado el nivel freático hasta la profundidad investigada.
7.3 Perfil Estratigráfico: superficialmente se presenta el relleno conformado por
arcilla limosa, color marrón beige con restos de ladrillo, gravas, arenas de
compacidad media hasta la profundidad de 1.80 m, continuando un estrato
de arcilla limosa con arena y gravas de TM ¾” de compacidad media, bajo
contenido de humedad hasta la profundidad de 2.25 m, subyaciendo el
estrato constituido por la grava pobremente gradada con matriz de arena,
presencia de bolonerías de TM 12” De compacidad media a compacta.
7.4 El tipo de cimentación evaluado es una Cimentación Corrida de ancho B =
0.70 m a una profundidad de desplante Df = 0.55 m y la zapata aislada de
ancho B = 1.75 m a una profundidad de desplante Df = 1.00 m.
7.5 La capacidad admisible del terreno sobre la grava pobremente gradada a la
profundidad de desplante de 0.55 m es de 3.70 kg/cm².

CISMID – UNI
7.6 El asentamiento total en la grava pobremente gradada es
aproximadamente 0.80 cm, que es menor de (L/500= 1.56 cm)
recomendado para este tipo de estructuras, por lo tanto no se prevé
problemas por asentamiento.
7.7 De acuerdo al Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, el área de estudio
se encuentra comprendida dentro de la Zona Sísmica 3 que indica zona de
alta intensidad sísmica.
7.8 Para el análisis sismo-resistente de las edificaciones según el RNC se
recomienda considerar al suelo del tipo S1 con período Tp(s) = 0.4 seg,
factor de suelo S = 1.0
7.9 Las conclusiones presentes, sólo se aplican al terreno estudiado, no se
puede aplicar para otros fines o a otros sectores.

CISMID – UNI
REFERENCIAS
Capeco, (1987), "Reglamento Nacional de Construcciones".
Crespo Villalez Carlos (1980), "Mecánica de Suelos y Cimentaciones", Editorial
LIMUSA.
Instituto Geográfico Nacional (1989), Atlas del Perú.
Bowles J.E. (1967), "Foundation Analysis and Design", Mc Graw Hill.
Vesic A. (1971), "Análisis de la Capacidad de Carga de Cimentaciones
Superficiales", JSMFD, ASCE, Vol. 99.
Lambe T.W. y Whitman R.V. (1969), " Soil Mechanics", John Wiley.
Terzaghi K. y Peck R.B. (1967), "Soil Mechanics in Engineering Practice", John
Wiley.
Alva Hurtado J.E., Meneses J. y Guzmán V. (1984), "Distribución de Máximas
Intensidades Sísmicas Observadas en el Perú", V Congreso Nacional de
Ingeniería Civil, Tacna, Perú.
ASTM (1998), "Annual Book of ASTM Standards Soil and Rock, Building,
Stores, Geotextiles."
Martínez Vargas (1975), "Mapa Geológico de Lima."
M & M Consultores S.R.L. (2001), "Estudio de Suelos Proyecto Integral Teatro
Municipal - Lima."

CISMID – UNI
ANEXO I
Registro de Calicatas, Auscultaciones de Zapatas y
Plano de Ubicación de Calicatas

LIMA-PERU
Qe
Qm
Q-al
KTi-i
Fm.
Fm.
Fm.
Fm.
Fm.
Fm.
Fm.
Depósitos eólicos
Depósitos marinos
Depósitos aluviales
Rocas
intrusivas
Granito
Granodiorita
Diorita, etc.
Piedras gordas
Atocongo y facies
Pamplona
Marcavilca
Herradura
metamórficas.
Salto de Fraile
Puente Piedra
Qe
Qm
CUATERNARIO
CRETACEO
KTi-i
JURASICO
L E Y E N D A
Morro Solar
La Punta
Isla San Lorenzo
Q-al
Qm
Qe
OCEANO
PACIFICO
KTi-i
Q-al
KTi-i
N.M.
Q-e
Q-m
Qe
Q-al
Figura 1: Mapa geológico de Lima (Según A. Martínez Vargas y col. 1975)

Figura 2: Mapa de zonificación sísmica del Perú
(Según el Reglamento Nacional de Construcciones - 1997)

L E Y E N D A
XI VALOR EXTREMO DE
CARACTER LOCAL
X VI
IX V
IVVIII
VII
CURVAS DE INTENSIDADES MAXIMAS
Escala de Intensidades de Mercalli
ECUADOR
COLOMBIA
BRASIL
BOLIVIA
CHILE
O
C
EAN
O
PAC
IFIC
O
Figura 3: Mapa de distribución de máximas intensidades sísmicas (Alva et al, 1984)

Figura 4a : Ubicación de la calicata C-1

Figura 4b : Ubicación de las auscultaciones de la cimentación Z-1, Z-2 y Z-3

Figura 5: Vistas y características del perfil estratrigráfico de la Calicata C - 1
R
CL
GP
C - 1
Cota Relativa = + 0.40 m
0.85
0.50
0.75
1.00
Vista panorámica de la calicata C - 1
Vista del perfil estratigráfico de la calicata C - 1, se aprecia primero el
material de relleno y en el fondo la grava pobremente gradada (GP).
R

Figura 6: Planta y sección transversal de la zapata Z-1
Se aprecia la característica de la zapata Z-1 (1.0 m de
profundidad) y el cimiento corrido (0.25 m de profundidad),
apoyado sobre el material de grava pobremente gradada (GP)
Se aprecia las características de la zapata Z-1.
1.75
Cimentación corrida
Profundidad de
desplante, 25 cm
referente al piso
terminado
PERFIL (Corte A - A)
PLANTA
0.60
AA
0.60
1.90
0.30
1.00
0.40
0.15

Figura 7: Planta y sección transversal de la cimentación corrida Z-2
Se aprecia las características de la zapata Z-2, se trata de una cimentación
corrida y se encuentra apoyado sobre el material de grava pobremente
gradada (GP), a una profundidad de 0.25 m.
Cimientación
corrida
0.60
Piso de
concreto
0.15 0.25
0.60
PLANTA
A A

Figura 8: Planta y sección transversal de la cimentación corrida Z-3
Vista panorámica
donde se aprecia
la ubicación de la
zapata Z-3. Esta se
ubica en el sótano
donde se proyecta
la caja del
ascensor.
Se aprecia las características de la cimentación zapata Z-3, se trata de
una cimentación corrida y se encuentra apoyado sobre el material de
grava pobremente gradada (GP), a una profundidad de 0.55 m.
Cimientación
corrida
0.70
0.55
Piso de
concreto
0.70
A A
PLANTA
0.55

R
R
CL
GP
1.00
1.75
2.25
3.10
C - 1
Cota Relativa = + 0.40 m
Z - 3
Cota Relativa = - 4.10 m
4.10
0.55
0.40
Cota relativa 1° piso = 0.00 m
Figura 9: Detalle del perfil estratigráfico de la calicata C-1 y la cimentación corrida Z-3
Cota relativa del sótano = -4.10 m

1 5.35 1.09 0.07
2 5.63 1.2 0.15
3 5.9 1.31 0.24
4 6.19 1.43 0.34
5 6.49 1.57 0.45
6 6.81 1.72 0.57
7 7.16 1.88 0.71
8 7.53 2.06 0.86
9 7.92 2.25 1.03
10 8.35 2.47 1.22
11 8.8 2.71 1.44
12 9.28 2.97 1.69
13 9.81 3.26 1.97
14 10.37 3.59 2.29
15 10.98 3.94 2.65
16 11.63 4.34 3.06
17 12.34 4.77 3.53
18 13.1 5.26 4.07
19 13.93 5.8 4.68
20 14.83 6.4 5.39
21 15.82 7.07 6.2
22 16.8 7.82 7.13
23 18.05 8.66 8.2
24 19.32 9.6 9.44
25 20.72 10.66 10.8
26 22.25 11.85 12.54
27 23.94 13.2 14.47
28 25.8 14.72 16.72
29 27.86 16.44 19.34
30 30.14 18.4 22.4
31 32.67 20.63 25.99
32 35.49 23.18 30.22
33 38.64 26.09 35.19
34 42.16 29.44 41.06
35 46.12 33.3 48.03
36 50.59 37.75 56.31
37 55.63 42.92 66.19
38 61.35 48.93 78.03
39 67.87 55.96 92.25
40 75.31 64.2 109.41
41 83.86 73.9 130.22
42 93.71 85.38 155.55
43 105.71 99.02 186.54
44 118.37 115.31 224.64
45 133.88 134.88 271.76
46 152.1 158.51 330.35
47 173.64 187.21 403.67
48 199.26 222.31 496.01
49 229.93 265.51 613.16
50 266.89 319.07 762.89
Figura 10: Factores de Capacidad de Carga, Teniendo en cuenta la falla general (VESIC 1973)
1
10
100
1000
15 20 25 30 35 40 45 50Ángulo de Fricción (º)
FactoresdeCarga
PARAMETROS DE CAPACIDAD DE CARGA
VESIC (1973) ASDE JSMFD V 99 SMI
Nc
Nq
Nγ
Nγ
Nc
Nq
φ = 0.0 º
Nc = 5.14
Nγ = 0.00
Nq = 100
8
6
4
2
80
60
40
20
800
600
400
200

Estudio LG08-593 Fecha : Enero, 2009 Cota relativa * + 0.40 m
Solicitado N. F. (m) N. A.
Proyecto Prof. Total (m) 3.05
Realizado por V. V. P.
Ubicación Revisado por D. L. D.
0.70
0.70 #¡REF! R #¡REF! #¡REF!
1.10
0.40 #¡REF! R #¡REF! #¡REF!
1.75
0.65 #¡REF! R --- #¡REF!
2.25
0.50 #¡REF! CL 8.8 #¡REF!
3.05
0.80 #¡REF! GP 1.2 #¡REF!
* Cota relativa: 1° piso del Teatro Municipal de Lima = 1.00 m
Descripción del estrato
Relleno constituido por limo, bajo contenido de humedad,
compacidad media.
Resultados de
campo
D.N.
g/cm³
Evaluación Estructural y Alternativa de Reforzamiento Estructural para el Teatro
Municipal de Lima
H.N.
%
REGISTRO DE SONDAJE
Calicata C - 1
Escala
(m)
Profundidad(m)
Espesordel
estrato(m)
Muestra
obtenida
Clasificación
SUCS
Simbología
gráfica
Grava pobremente gradada con matriz dee arena, compacidad
compacta, 45% de gravas menores a 3", bolonería de TM 10"
Relleno conformado por restos de ladrillo, grava con matriz de
arena, compacidda suelta, deleznable. Grava de TM 16"
Arcilla limosa con arena, gravas de Tm 3/4", compacidad media
Relleno constituido por arcilla limosa, color marrón y beige, con
restos de ladrillo y yeso, bajo contenido de humedad, compacidad
media a compacta
:
:
:
:
:
:
:
:
:
CENTRO PERUANO JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES
Av. Túpac Amaru Nº 1150, Lima 25, Perú - Teléfonos (51-1) 482-0804, 481-0170, 482-0777 - Correo labgeo@uni.pe - Página http://www.cismid-uni.org
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00

Estudio LG08-593 Fecha : Enero, 2009 Cota relativa * - 3.05 m
0.15
0.15 S/M Losa --- ---
1.00
0.85 M-1 GP --- ---
Grava pobremente gradada con matriz de arena, compacidad
compacta, bolonería de TM 9" en 5%.
Resultados de
campo
D.N.
g/cm³
Municipal de Lima
H.N.
%
REGISTRO DE SONDAJE
Zapata Z - 1
Escala
(m)
Profundidad(m)
Espesordel
estrato(m)
Muestra
obtenida
Clasificación
SUCS
Simbología
gráfica
Piso de concreto
:
:
:
:
:
:
:
:
:
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40

0.15
0.15 S/M Losa --- ---
0.25
0.10 M-1 GP --- ---
compacta.
Resultados de
campo
D.N.
g/cm³
Municipal de Lima
H.N.
%
REGISTRO DE SONDAJE
Cimentación Corrida Z - 2
Escala
(m)
Profundidad(m)
Espesordel
estrato(m)
Muestra
obtenida
Clasificación
SUCS
Simbología
gráfica
Piso de concreto
:
:
:
:
:
:
:
:
:
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40

0.15
0.15 S/M Losa --- ---
0.55
0.40 M - 1 GP --- ---
Resultados de
campo
H.N.
%
REGISTRO DE SONDAJE
Cimentación Corrida Z - 3
Escala
(m)
Profundidad(m)
Simbología
gráfica
Municipal de Lima
Espesordel
estrato(m)
Muestra
obtenida
Clasificación
SUCS
Losa de concreto correspondiente al piso del sótano
D.N.
g/cm³
compacta, bolonería de forma sub redondeada de TM 12".
:
:
:
:
:
:
:
:
:
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40

CISMID – UNI
ANEXO II
Resultados de Ensayos de Laboratorio

Informe : LG08-593 Fecha :
Solicitante : EMPRESA MUNICIPAL INMOBILIARIA DE LIMA S. A.
Proyecto :
Ubicación : Jr. Ica, Cercado de Lima, Lima
Sondaje : Z - 3 Contenido de humedad; ASTM - D2216
Muestra : M - 1 Humedad (%) 2.5
Profundidad (m) : 0.15 - 0.70
Limites de consistencia
Granulometría por tamizado; ASTM - D422 Límite Líquido (%) NP
Límite Plástico (%) NP
Índice de Plasticidad (%) NP
3" 100.0 Límite de Contracción (%) ---
2" 83.2
1½" 65.3 Resultados de la granulometría por tamizado
1" 51.5 Coeficiente de Uniformidad (Cu) 116.9
¾" 43.8 Coeficiente de Curvatura (Cc) 3.5
3/8" 34.4 Grava [ Nº 4 < φ < 3" ] (%) 71.4
Nº 4 28.6 Arena [ Nº 200 < φ < Nº 4 ] (%) 24.9
Nº 10 24.9 Finos [ φ < Nº 200 ] (%) 3.7
Nº 20 22.1
Nº 40 16.1 Clasificación; ASTM - D2487 / D3282
Nº 60 8.4
Nº 140 4.0
Nº 200 3.7
A A S H T O : A-1a (0)
0.850
Enero, 2009
Evaluación Estructural y Alternativa de Reforzamiento Estructural para el Teatro Municipal de Lima
0.425
2.000
25.400
76.200
50.800
Acum. q' Pasa
(%)
Tamiz
Abertura
(mm)
S U C S : GP // Grava mal gradada con arena
38.100
19.050
9.525
0.250
0.106
0.075
4.750
ENSAYOS DE CARACTERIZACIONES FISICAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES
LABORATORIO GEOTECNICO
CURVA GRANULOMETRICA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.101.0010.00100.00 Diámetro de las partículas (mm)
Acumuladoquepasa(%)
Nº 2003/4"3" Nº 40Nº 10Nº 4
Finos
Limo y Arcilla
Arena
FinaMediaGruesa
Grava
FinaGruesa

Informe : LG08-593 Fecha :
Solicitante : EMPRESA MUNICIPAL INMOBILIARIA DE LIMA S. A.
Proyecto :
Ubicación : Jr. Ica, Cercado de Lima, Lima
Sondaje : Z - 2 Contenido de humedad; ASTM - D2216
Muestra : M - 1 Humedad (%) 1.3
Profundidad (m) : 0.15 - 0.60
Limites de consistencia
Granulometría por tamizado; ASTM - D422 Límite Líquido (%) NP
Límite Plástico (%) NP
Índice de Plasticidad (%) NP
3" 100.0 Límite de Contracción (%) ---
2" 83.3
1½" 68.1 Resultados de la granulometría por tamizado
1" 53.0 Coeficiente de Uniformidad (Cu) 41.4
¾" 47.0 Coeficiente de Curvatura (Cc) 1.7
3/8" 35.6 Grava [ Nº 4 < φ < 3" ] (%) 73.8
Nº 4 26.2 Arena [ Nº 200 < φ < Nº 4 ] (%) 25.2
Nº 10 18.2 Finos [ φ < Nº 200 ] (%) 1.0
Nº 20 11.0
Nº 40 5.9 Clasificación; ASTM - D2487 / D3282
Nº 60 3.1
Nº 140 1.2
Nº 200 1.0
A A S H T O : A-1a (0)
0.850
Enero, 2009
Evaluación Estructural y Alternativa de Reforzamiento Estructural para el Teatro Municipal de Lima
0.425
2.000
25.400
76.200
50.800
Acum. q' Pasa
(%)
Tamiz
Abertura
(mm)
S U C S : GW // Grava bien gradada con arena
38.100
19.050
9.525
0.250
0.106
0.075
4.750
ENSAYOS DE CARACTERIZACIONES FISICAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES
LABORATORIO GEOTECNICO
CURVA GRANULOMETRICA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.101.0010.00100.00 Diámetro de las partículas (mm)
Acumuladoquepasa(%)
Nº 2003/4"3" Nº 40Nº 10Nº 4
Finos
Limo y Arcilla
Arena
FinaMediaGruesa
Grava
FinaGruesa

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