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Timestamp: 2018-07-20 21:11:45+00:00

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Volumen 13 by gacetadic - Issuu
Revista Científica Multidisciplinaria del Decanato de Ingeniería Civil Publicación arbitrada e indexada Barquisimeto, Venezuela
Volumen 13 Nro. 1 Enero - Junio 2015 ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet)
Volumen 13 Nro. 1 Enero - Junio 2015 ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) © Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado, Decanato de Ingeniería Civil 2000 HECHO EL DEPÓSITO DE LEY pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
GACETA TÉCNICA La revista científica del Decanato de Ingeniería Civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA), Gaceta Técnica (GT), es un espacio académico para la publicación de trabajos científicos originales, de carácter interdisciplinario y multidisciplinario relacionados con el campo de la Ingeniería Civil, Urbanismo, Arquitectura, así como Enseñanza y Ciencias Básicas aplicadas en Ingeniería.
Revista arbitrada e indexada Gaceta Técnica es una revista incluida en los siguientes Index y bases de datos:
Misión: Promover redes de intercambio y cooperación mediante la publicación de artículos científicos y temáticas vinculadas con el área de la ingeniería civil, arquitectura, urbanismo y otras disciplinas científicas. Objetivos: 1. Consolidar un medio para la difusión de los trabajos de investigadores noveles y expertos. 2. Promover la producción intelectual en las distintas áreas del saber científico que hacen vida en el decanato y en la universidad. 3. Brindar a la comunidad científica la oportunidad de intercambio de experiencias exitosas en la construcción y promoción del conocimiento científico. 4. Estimular la productividad académica de los docentes e investigadores. 5. Fortalecer la creación y desarrollo de actividades científicas orientadas a mejorar la calidad de vida de la sociedad.
La presente revista puede ser consultar en http://bibvirtual.ucla.edu.ve/gt/ https://www.redib.org/recursos/Record/oai_revista2 346-gaceta-tecnica
Periodicidad Publicación semestral Revista de Distribución Gratuita Prohibida la reproducción parcial o total de la Revista Gaceta Técnica (GT), sin autorización previa y escrita. Los contenidos de los trabajos publicados en la revista son de entera responsabilidad de los autores El autor cede a la revista científica GT los derechos para la distribución y publicación de su artículo en otros medios para su difusión
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GACETA TÉCNICA Autoridades Universitarias Dr. Francesco Leone Rector Dra. Nelly Velásquez Vicerrectora Académica Lcdo. Edgar Alvarado Vicerrector Administrativo Lcdo. Edgar Rodriguez León Secretario General
Directora Editora Dra. Luisa Casadei (Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado)
Subdirector Dr. Juan Carlos Vielma (Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado)
Comité Editorial Msc. Denis Avon (Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado)
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Autoridades del Decanato de Ingeniería Civil Ing. Msc. Emilio Maldonado Decano Dra. Gladys Marlene López López Directora de Programa Ing. Civil Urb. Msc. Lila Franco Directora de Programa Urbanismo Msc. Daniel Ramírez Director Administrativo Ing. Msc. Alirio López Coordinador de Extensión Ing. Msc. Noris Timaure Coordinadora de Postgrado Dr. Nelson Martínez Coordinador de Investigación
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Urb. Msc. Lila Franco (Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado)
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Comité Asesor Científico Dr. Santiago Benites (Universidad Cesar Vallejo. Perú)
Dr. Hernán Castillo (Universidad Simón Bolívar. Venezuela)
Dra. María Castro (Universidad Autónoma Metropolitana, Azcapotzalco. México)
Dra. Blanquita García (Universidad Del Zulia. Venezuela)
Dra. María del Rocío Hernández CDCHT Dr. Homero Saenz Director
(Universidad Autónoma de México. México)
Dr. Luis Gómez (Universidad Politécnica Territorial del Estado Lara Andrés Eloy Blanco. Venezuela)
Dra. Carmen Vásquez (Universidad Experimental Politécnica Antonio José de Sucre. Venezuela)
GACETA TÉCNICA TABLA DE CONTENIDOS
p-p EDITORIAL
EVALUACION FISICA MECANICA Y QUIMICA SOBRE CERRAMIENTOS UTILIZADOS POSTERIOR A UN INCENDIO PHYSICS MECHANICS AND CHEMICAL EVALUATION ON WALLS USED AFTER FIRE Valero, D., Yánez, N., Olavarrieta, M. A.
DEMANDA DE MATERIAL EN ESTRUCTURAS REGULARES DE ACERO CON Y SIN ARRIOSTRAMIENTOS EN ZONA SÍSMICA DE RIESGO ELEVADO SEGUN NORMA COVENIN 1618-1998 DEMAND FOR MATERIAL IN REGULAR STEEL STRUCTURES WITH AND WITHOUT BRACES IN SEISMIC ZONE IN HIGH RISK ACCORDING TO THE STANDARD COVENIN 1618-1998 Montesinos, V., Linarez, V. , Avon, D.
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS BASADAS EN EL ENFOQUE POR COMPETENCIAS EMPLEADAS POR LOS DOCENTES EN LA ENSEÑANZA DE INGENIERÍA CIVIL TEACHING STRATEGIES BASED ON THE COMPETITIVE APPROACH USED BY PROFESSORS IN THE CIVIL ENGINEERING TEACHING Días Z., E.
RESEÑA DEL LIBRO: T. K. DATTA, SEISMIC ANALYSIS OF STRUCTURES, JOHN WILEY AND SONS (ASIA): SINGAPORE, 2010. ISBN: 9780470824610 Vielma, J. C.
FÓRMULA PARA EVALUACIÓN
GACETA TÉCNICA EDITORIAL
La investigación amerita desde cualquier punto de vista, que el conocimiento generado esté disponible ante la sociedad científica, y difundirse para estar sujeto al juicio de la comunidad profesional e investigadora, promoviéndose así el intercambio de dicho conocimiento. El problema estriba en que si los trabajos son publicados solamente en revistas impresas, ¿Cómo puede ser reconocido por sus pares los investigadores a nivel mundial? Esto es algo que entra en dicotomía, ya que en su gran mayoría los contenidos de las múltiples áreas del saber está disponible en la Web. Digitalizar y distribuir a través de Internet el aporte de los expertos académicos se vuelve imprescindible, la información no puede seguir residiendo en la oscuridad. La revista “Gaceta Técnica”, en esta nueva etapa, ha dado un importante paso ante esta realidad. El volumen que aquí se presenta ya es visible de manera legal a través de la Red, al contar con un ISSN: 2477-9539 (Internet) y Depósito Legal ppi201602LA4730 electrónico. De esta manera se honra el aporte de los académicos investigadores, al permitir que la comunidad especializada desde cualquier rincón del mundo pueda apreciar sus trabajos, consultarlos con confianza y referenciarlos adecuadamente. Sin embargo, aún queda mucho por avanzar. Se requiere aumentar los cánones de calidad, mejorando las políticas y normas editoriales, a fin de optar a otros índices que promoverán en mayor escala la certificación internacional de la revista e incrementarán la visibilidad de sus contenidos. También es importante ingresar a bases de datos especializadas, a fin de brindar el acceso a la colectividad en general interesada en la temática que aborda esta publicación, pudiendo realizar búsquedas pertinentes y oportunas. Otro valor agregado incorporado a la revista “Gaceta Técnica” para este volumen son las Licencias Creative Commons (http://creativecommons.org/), de esta manera se une al movimiento del conocimiento abierto y gratuito.
Las licencias Creative Commons consideradas para los productos intelectuales reflejados en esta publicación son: el autor autoriza el uso de su obra siempre y cuando sea reconocida su autoría, así mismo puede ser reutilizada bajo las mismas condiciones que fue concebida, y por último, se trata de una producción de la Universidad Centrocciental Lisandro Alvarado para ser distribuida de manera gratuita. Animamos por tanto, a la sociedad científica que investiga en las áreas sobre las cuales publica la revista “Gaceta Técnica”, a sentirse confiados de que el producto de su intelectualidad será tratado con el mayor respeto ético y académico que merece. Contando además de visibilidad, ya sea por medio de la Biblioteca Virtual de la institución, como a través de bases de datos especializadas. Los Editores
Artículo de Investigación. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp. 7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
EVALUACION FISICA MECANICA Y QUIMICA SOBRE CERRAMIENTOS UTILIZADOS POSTERIOR A UN INCENDIO PHYSICS MECHANICS AND CHEMICAL EVALUATION ON WALLS USED AFTER FIRE Valero, D. *, Yánez, N. ** Olavarrieta, M. A. *** Recibido 01/11/2015: Aprobado: 03/12/2015
RESUMEN Esta investigación tuvo como objetivo evaluar el comportamiento ante el calor, de bloques de concreto aligerado y de poliestireno expandido de alta densidad, usados en losas y cerramientos en edificaciones prototipo. Se enmarca dentro de una investigación de campo, de carácter experimental y analítico-descriptivo, para lo cual se realizaron seis fases: recopilación de la información, caracterización físico-mecánica del revestimiento a utilizar, prototipos o módulos a ensayar, descripción de la sistemática del ensayo, caracterización físico-química de los materiales en estudio, y elaboración de recomendaciones de seguridad en caso de incendio. Se recopiló la información necesaria en materia de poliestireno expandido de alta densidad, y bloques aligerados con arcilla expandida mediante consultas de textos, manuales, normas, institutos, locales comerciales, publicaciones en internet, personal técnico capacitado con experiencia en el uso en obras de dichos materiales. La empresa especializada International Fire Services C.A. (IFSCA) realizó el estudio requerido según normas. Entre los hallazgos relevantes se encontraron los altos valores de compuestos volátiles orgánicos durante la combustión del poliestireno expandido y la propiedad de los bloques aligerados con arcilla expandida como aislantes térmicos. Palabras clave: Concreto aligerado, poliestireno expandido, gases tóxicos, Venezuela
*Ingeniero Civil. Correo: dcreativ@hotmail.com **Ingeniero Civil. Correo: naisabeyanez@gmail.com ***Docente Investigador de Química de Materiales en la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Ingeniero Civil. Msc en Gerencia de la Construcción. Correo: ingmariaalice@gmail.com
EVALUACION FISICA MECANICA Y QUIMICA SOBRE CERRAMIENTOS USADOS POSTERIOR A UN INCENDIO
ABSTRACT This research is intended to evaluate the behavior of lightened concrete blocks and expanded high density polystyrene when exposed to heat, that are used in slabs and enclosures in prototype buildings. It is part of a field research, experimental and analytical-descriptive, for which six phases were carried out: collection of information, physical-mechanical character of coating to use, prototypes or modules to be tested, description of the scheme of testing, physical-chemical character of the materials under study and development of safety recommendations in case of fire characterization. The necessary information on expanded polystyrene high density, and lightweight blocks with expanded clay was collected through consultation of texts, manuals, standards, colleges, shops, online publications, trained personnel with experience using these materials. The specialized company International Fire Services C.A. (IFSCA) conducted the study required under standards. Among the key findings there were the high levels of volatile organic compounds during combustion of expanded polystyrene and characteristics of the lightweight expanded clay blocks as thermal insulators were found. Keywords: Concrete lightweight, expanded polystyrene, toxic gases 1. INTRODUCCIÓN Desde el comienzo de la civilización, los materiales y fuentes de energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su calidad de vida, modificando su entorno para adaptarlo a sus necesidades, valiéndose de todo tipo de recursos naturales que, con el paso del tiempo y el 8
desarrollo de la tecnología, se han ido transformando en diferentes productos mediante procesos industriales de progresiva sofisticación. En la actualidad existen muchos elementos para la construcción, entre los cuales se distinguen dos aligerantes y aislantes tanto térmicos como acústicos: el poliestireno expandido de alta densidad (EPS) y los bloques de concreto aligerado construidos con arcilla expandida. Estos últimos están compuestos por un grano hecho de arcilla expandida, utilizado como sustituto de la piedra o arena en las mezclas, asegurando la resistencia de éstas y disminuyendo el peso de los bloques. En Venezuela es común construir estructuras con paredes, losas de entrepiso y losas de piso utilizando los materiales anteriormente mencionados, cumpliendo con la normativa establecida COVENIN 3808:2003 [1], en su uso para: a) el poliestireno expandido de alta densidad debe ser auto extinguible, y no generar gases nocivos que afecten al ser humano; y b) los bloques de concreto aligerados con arcilla expandida, se debe realizar una correcta dosificación en la mezcla y garantizar su buen funcionamiento en el caso de los frisos. Para este último caso el fabricante debe dar garantía de su adecuada composición. 2. DESARROLLO Pignatta y Silva [2], realizaron un trabajo de investigación titulado “Estructuras de acero en situación de incendio”, en el cual hacen mención del incendio ocurrido el 17 de octubre de Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Valero, D., Yánez, N., Olavarrieta, M. A.
2004 en la Torre Este del Parque Central de Caracas, Venezuela. El mismo se inició en el piso 34 de uno de los edificios más altos de América del Sur, propagándose hasta el último piso, con una duración de aproximadamente 17 horas. La superficie de cada piso media cerca de 40m x 40m, siendo la estructura externa tubular de concreto y la interna de acero, con protección de Tiempo Requerido de Resistencia al Fuego (TRRF) de 4 horas, apoyado en grandes losas pretensadas. Sólo hubo daños localizados en las vigas secundarias de acero de poco espesor, y la estructura principal de acero y la de concreto presentaron un comportamiento adecuado ante el incendio. Por su parte, M. Villasmil et al [3] estudiaron el comportamiento mecánico del concreto aligerado con poliestireno expandido e indicaron que la mezcla de concreto convencional es una masa plástica moldeable, al cabo de algunas horas comienza a endurecer adquiriendo el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo sólido, para convertirse finalmente en el material mecánicamente resistente que es el concreto endurecido. En este tipo de mezcla el agregado tanto grueso como fino, constituyen cerca del 70% del volumen total del concreto, es importante por lo tanto estudiar sus propiedades, y seleccionar el agregado de mejor calidad, para obtener un material resistente y económico, de acuerdo a los ensayos recomendados por la Comisión Venezolana de Normas Industriales COVENIN [4] [5]. El objetivo principal de la investigación de Villasmil et al [3], era determinar la resistencia mecánica de concreto ligero elaborado con poliestireno expandido que sustituye el agregado grueso, cemento portland tipo I, y arena blanca, definiéndose la dosificación de la mezcla para diferentes densidades de mezcla. En otra investigación de Barrios y Vásquez [6], con el propósito de estudiar el comportamiento estructural de un sistema constructivo no tradicional de muros portantes con núcleo de poliestireno de alta densidad tipo emmedue o similar, sometido a solicitaciones horizontales y verticales, y surgen para dar respuesta al sector construcción, con el fin de experimentar nuevas técnicas y procedimientos de fabricación, han surgido al mercado sistemas constructivos no tradicionales como alternativas novedosas. Estos sistemas son prefabricados de material liviano, los cuales comprenden un conjunto de técnicas constructivas de tipo modular que permiten ejecutar cualquier tipo de obra que se encuentre dentro de su capacidad portante en forma rápida, económica y segura. Basados en ensayos experimentales a corte, compresión y flexión del panel muro de dicho sistema, realizados por la Universidad Tecnológica de Panamá. Los fabricantes europeo de poliestireno expandido European Manofacturers of Expanded Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Polystyrene por sus siglas en ingles EUMEPS [7] [8], realizaron un estudio sobre el comportamiento del mismo ante un incendio, tomando en cuenta las etapas de un fuego en un edificio, la contribución del EPS a su propagación, el humo, la toxicidad y la fusión y caída de gotas; concluyendo que es inflamable como muchos otros materiales de construcción, siendo esto relevante solo si evalúa el EPS como un material de aislamiento expuesto. No obstante la filosofía de seguridad frente al fuego de la Unión Europea ha sido desarrollada con el propósito de evaluar las estructuras o productos en condición final de uso, por lo tanto, existirán requisitos estipulados en relación con el elemento de construcción completo. Adicionalmente, recomiendan firmemente que el EPS siempre deba estar protegido por un material de recubrimiento o totalmente encapsulado. Concluyendo que tomando en cuenta estos factores no representa un excesivo riesgo de incendio, ni destaca en un incremento del riesgo de densidad de humos cuando se instalan correctamente en las aplicaciones recomendadas. La Asociación Argentina del Poliestireno Expandido [9], estudió el comportamiento al fuego del poliestireno expandido cuando es utilizado como material en la construcción, estableciéndose el comportamiento al fuego en términos de liberación de calor, propagación 10
de la llama, producción y toxicidad de humos y su contribución a la propagación del incendio. Se incluye información detallada sobre sus características como base para evaluar su comportamiento cuando está sometido a fuentes de ignición; incluyéndose también en el estudio el comportamiento de los aditivos retardantes de llama. Por otro lado, en el sumario de investigación de incendio National Fire Protection Association específicamente el ocurrido en el terminal del aeropuerto Düsseldorf, Alemania con un saldo de 17 muertos y 62 heridos [10]. Las autoridades alemanas determinaron que fue provocado por trabajos de soldadura que se realizaban en una calzada sobre el primer piso del edificio del terminal. Un soldador trabajaba sobre placas de expansión provocando la ignición del material aislante de poliestireno utilizado en el techo falso del primer piso. Entre los varios factores que contribuyeron significativamente a las pérdidas materiales y al número de víctimas, se destacan los siguientes: •
Falta de medidas de seguridad durante los trabajos de soldadura
Uso de material aislante inflamable en el techo falso del primer piso del terminal
Carencia de sistemas automáticos de lucha contra incendios en el techo falso y en el área ocupada del terminal Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Aberturas verticales desprotegidas, que hicieron que el humo y las llamas avanzaran rápidamente hacia los pisos superiores
2. METODOLOGIA Para llevar a cabo el estudio, en primer lugar se recopiló toda la información necesaria relacionada con el poliestireno expandido de alta densidad, así como de los bloques aligerados con arcilla expandida mediante consultas de textos, manuales, normas, institutos, locales comerciales, publicaciones en internet, personal técnico capacitado que labore en fábricas de dichos materiales, e ingenieros que tengan experiencia con el uso en obras de dichos materiales. Luego de realizar la pesquisa en laboratorios certificados, y con permisos reglamentarios para llevar a cabo este tipo de estudio, se localizó a la empresa International Fire Services C.A. (IFSCA) ubicada en el municipio Simón Bolívar Tía Juana, sector Ezequiel Zamora, edificio IFSCA. Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela. La cual cumplía con los requisitos requeridos y equipos especiales necesarios para la investigación. Se construyeron estructuras en las instalaciones del Decanato de Ingeniería Civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA), ya que cumplían con las características de confianza establecidas por el cuerpo de Bomberos del Municipio Iribarren. Una vez recopilada la información técnica y normativa de los materiales en estudio, seleccionada la empresa capacitada tanto para generar, como controlar el incendio, medir las temperaturas y gases emitidos durante el mismo, así como, con los materiales, permisos y el espacio físico necesarios disponibles, y el proyecto de las estructuras a evaluar, se procedió a dar comienzo al proceso constructivo de los módulos o prototipos. 2.1.
Prototipos o módulos a ensayar
Esta investigación al ser financiada por una empresa privada de la ciudad de Barquisimeto, PIOVESAN, la cual produce bloques aligerados de arcilla expandida, pudo desarrollar la misma sobre otros materiales además de los inicialmente propuestos, en ese sentido, se tuvo un valor agregado al conocer el comportamiento ante la acción del fuego sobre bloques de arcilla y concreto. Se construyeron cuatro estructuras (A, B, C y D) de características generales siguientes y apreciadas en la figura 1: • • • • • •
Losa de fundación: 3.00 m x 3.00 m x 0.15 m de espesor Área del prototipo: 2.00 m x 2.00 m Altura del prototipo: 2,95 m (A) y 3,20 m (B, C y D) Puerta: 2,10 m x 0,75 m Ventana: 050 m x 0,50 m Losa de techo nervada: 25.00 cm de espesor Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Figura 1. Vista frontal del prototipo. Fuente: los autores
Módulo A: se construyó con paredes de paneles de poliestireno expandido de alta densidad al igual que los bloques de la losa nervada (ver Figura 2) y su revestimiento fue de una mezcla de friso comercial a la cual solo debe adicionársele agua.
Figura 2. Módulo A. Prototipo de poliestireno expandido de alta densidad. Fuente: los autores
Módulo B: se construyó con paredes y losas de bloques de concreto aligerado con arcilla expandida (ver Figura 3) con el revestimiento anteriormente mencionado.
Figura 3. Módulo B. Prototipo de bloques aligerados con arcilla expandida. Fuente: los autores Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
El friso se colocó con un espesor de 0,5 cm, ya que la superficie de los bloques era lo suficientemente rugosa para permitir una buena adherencia y la verticalidad accediendo el aplomado. Para pegar los bloques se utilizó una mezcla lista comercial, a la cual debe agregársele agua para ser colocada. Módulo C: llamado “mixto”, se construyó con una pared de bloques de concreto aligerado con arcilla expandida, otra pared con bloques de concreto y las otras dos paredes de bloques de arcilla, para la losa nervada se utilizaron bloques de poliestireno expandido de alta densidad (ver Figura 4). Se aplicó un espesor de friso de 1,5 cm, realizando la primera capa de revestimiento tipo salpicado para lograr la rugosidad necesaria en la superficie, y posteriormente se colocó la segunda capa de friso logrando el acabado liso y totalmente vertical. De igual manera que el módulo B, se usó una mezcla lista comercial a la cual debe agregársele agua para ser colocada.
Figura 4. Módulo C. Prototipo “Mixto” vista anterior y posterior. Fuente: los autores
Módulo D: se construyó con paredes y losa nervada de bloques de arcilla (ver Figura 5). Con espesor de friso y pega de bloques bajo el mismo procedimiento aplicado en el módulo C.
Figura 5. Módulo D. Prototipo de bloques de arcilla. Fuente: los autores Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Descripción de la sistemática del ensayo
Culminada la construcción de las cuatro estructuras a ensayar se comenzó con el período de espera de 28 días, para asegurar que el concreto y el mortero de revestimiento hubiesen alcanzado los valores normalizados de resistencia a la compresión. Durante este período se realizaron las inspecciones visuales del sitio, y de los módulos por parte tanto de la cuadrilla de bomberos del Municipio Iribarren para establecer los parámetros de seguridad antes, durante y después del ensayo, como del equipo especializado de trabajo de la empresa IFSCA para afinar los detalles pertinentes a la generación del incendio, así como, de la colocación y ubicación de los dispositivos de medición y control. Los requerimientos solicitados a la empresa fueron: 1. Lograr temperaturas mayores a los 600 grados centígrados y registrar sus variaciones en el tiempo 2. Asegurar el esparcimiento del fuego dentro de cada módulo 3. Garantizar la continuidad del fuego durante un periodo de tiempo de 2 horas. Tiempo que la norma COVENIN 1093-78 [11] exige para certificar una prueba de resistencia de materiales de construcción. 14
4. Registrar los gases emitidos durante el incendio de cada módulo 5. Garantizar la seguridad de las instalaciones, equipos, y personal involucrado en el estudio Posterior a los 28 días de iniciada la construcción, se procedió a la adecuación de los prototipos para la instalación subsiguiente de los equipos de medición para la fecha establecida del incendio, realizándose el día anterior las perforaciones pertinentes en los módulos. Se realizó el ensayo en el módulo D, siendo el método utilizado por la empresa para generar el incendio de dicho módulo el siguiente: 1. Se colocaron 4 medias pipas en los diferentes módulos con aproximadamente 90 litros de gasoil en cada uno de ellos, a esto se le agregó Kerosene como catalizador 2. En cuanto a los equipos utilizados para el registro y mediciones de temperaturas y gases, estuvieron los siguientes: 
AreaRae: Equipo inalámbrico de medición de gases nocivos, inflamables y radiación.
Termocuplas: Para medición de temperaturas altas, se utilizó tipo K (≤1200 °C).
Controlador de Procesos: “Monitor digital Fluke 743B”, para leer la temperatura que registraban las termocuplas. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Termómetro: Equipo de medición de temperatura utilizado en la parte externa de la pared, que registró temperaturas hasta160°C.
Computadora Portátil: Para el registro en vivo de las mediciones de gases nocivos e inflamables.
RaeLink: Modem inalámbrico que comunica los AreaRae con el software ProRae Remote instalado en la laptop, el cual permite el contacto vía radiofrecuencia entre el software y los detectores.
Los dos equipos de medición de gases nocivos se colocaron en las dos únicas entradas de aire de los módulos: puerta y ventana. Las termocuplas se instalaron en un tubo de acero resistente a altas temperaturas (Tubing), dentro de una perforación del mismo diámetro, realizada en una pared y en el techo de cada módulo. Cabe acotar, que se frisó nuevamente esas aberturas. Para la medición de la temperatura externa de cada pared se utilizó el termómetro conectado a un monitor, y para complementar las mediciones de dichas temperaturas externas se utilizó un Pirómetro digital. En la figura 6 se muestra un prototipo en su proceso de ignición.
Figura 6. Incendio-Módulo D. Fuente: los autores
A fin de determinar la caracterización físico-química de los materiales en estudio luego de los ensayos, se contó con toda la información que arrojaron los dispositivos de medición, la cual fue facilitada por la empresa contratada. 3. RESULTADOS 3.1.
Caracterización anterior y posterior al incendio
Una vez realizados los ensayos se pudo observar que el comportamiento en términos de transmisión de temperaturas y nocividad del módulo A fue el menos favorable a pesar de la apropiada acción de los retardantes de llama que no permitieron temperaturas mayores de 602°C, sin embargo su comportamiento en cuanto a estabilidad de la estructura fue el más Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
acorde y esperado debido al espesor de friso colocado y la malla electrosoldada que poseen los paneles empleados. No obstante los módulos B, y D no arrojaron resultados en cuanto a toxicidad alarmante, tienen un comportamiento favorable con respecto a la transmisión de temperaturas y un comportamiento mecánico no deseable frente a este tipo de fenómenos en las condiciones planteadas. Por otra parte, el módulo C por ser mixto y poseer una losa compuesta de poliestireno expandido emitió valores de toxicidad, sin embargo pudo verificarse un mejor comportamiento de la pared construida con bloques aligerados debido al mayor espesor de friso utilizado para este prototipo, por su parte, la pared construida con bloques de concreto convencional presentó un comportamiento favorable en cuanto a transmisión de temperatura, toxicidad de gases emanados y comportamiento mecánico. En cuanto al friso preparado y colocado sobre la superficie de los cuatro módulos, se puede decir que su comportamiento fue muy conveniente aun cuando el mismo fue de espesores variables; pudo soportar los cambios de temperatura de manera adecuada. 3.2.
Comportamiento del poliestireno expandido de alta densidad y de los bloques aligerados con arcilla expandida ante el efecto del incendio
A continuación se analizará el comportamiento del poliestireno expandido y del bloque 16
aligerado frente a los efectos del fuego, el aumento y la transmisión de temperatura. Se estudió en un intervalo de duración común para los cuatro módulos en vista de que las duraciones de los ensayos fueron diferentes, por lo que se estableció la menor duración significativa a los primeros 40 minutos. Por lo tanto, se obtiene para el módulo A un promedio de temperatura interna en techo de 461,06°C y un promedio de 253,82°C para pared interna, obteniéndose un promedio de temperatura interna de 357,44°C. Por su parte el promedio de temperaturas en pared externa fue de 62,41°C generando un diferencial de aislamiento térmico de 295,03°C. Esto quiere decir que a los 40 min de ensayo se presentó una menor capacidad de aislamiento térmico a pesar de estar sometido a temperaturas internas menores que al cabo de los 120 minutos en los cuales se produjeron mayores temperaturas y mayor capacidad de aislamiento térmico (diferencial de 338,79°C). Para el módulo C se obtuvo un promedio de valores de temperatura interna en techo de 693,09°C y de 581,26°C para el promedio de valores en pared interna. El promedio de temperatura interna fue de 637,18°C con un promedio de temperaturas externas de 43,64°C formando así un diferencial de aislamiento térmico de 593,54°C. Los Valores promedios de los cuatro módulos pueden observarse en la figura 7. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Figura 6. Diferencial de aislamiento térmico de los cuatro módulos a los 40 min de duración
Determinación de la toxicidad de los gases
Los dispositivos empleados para las mediciones de los gases emitidos en los cuatro ensayos realizados arrojaron valores de: 1. Monóxido de Carbono (CO) teniendo un límite de alarma baja para valores menores o iguales a 35 ppm y un límite de alarma alta para valores de 200 ppm 2. Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC) con un límite de alarma baja para valores de 25 ppm y 100 ppm para la alarma alta, y Límite Inferior de Explosividad (LEL) con límite de alarma baja para valores del 10% y del 20% para alarma alta, según NFPA 704: “Riesgo de Materiales Peligrosos”, [12] UNE-EN-689: “Guía para la Evaluación de la exposición a agentes químicos por comparación con valor límite” [12], REACH (EC) 1907/2006 “Sustancias que emiten compuestos orgánicos volátiles”, [13] Decreto 638: “Normas de Calidad de Aire y Control de la Contaminación Atmosférica” Gaceta Oficial #4899 [14]. Todos estos registros para cada módulo, dependiendo de los materiales de construcción utilizados en los mismos. 3. Para el módulo A se registraron valores de CO de 45,4 ppm a los 22 min superando el límite de alarma baja notándose que sólo retomó un valor menor a 35 ppm luego de 1hora 55 min. 4. Respecto a los valores de VOC se observó que desde el inicio del incendio el material comenzó a generar valores de 35,4 ppm en promedio durante todo el ensayo, valor que se encuentra por encima del límite de alarma baja. Para este parámetro el dispositivo también registró la activación de una alarma por exposición corta a un gas nocivo permitida para el Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
ser humano. 5. Para los valores de LEL se obtuvieron parámetros de 0,6% estando dentro del rango establecido. 6. Durante el ensayo en el módulo B se registraron valores promedio de CO menores de 35 ppm, sin embargo en el minuto 21 se observó un valor máximo de 35,7 ppm y luego volvió a bajar por lo que no se activó la alarma baja. 7. Los valores de VOC fueron en promedio 5 ppm durante todo el incendio lo que obviamente no activó ningún tipo de alarma al igual que los valores de LEL que estuvieron en un 0,6%. 8. Para el módulo C se verificaron valores de CO menores a 35 ppm, notando que desde el minuto 21 al minuto 30 se realizaron registros de más de 35 ppm superando el límite de la alarma baja. 9. Para el VOC se indicaron valores de 34,3 ppm en promedio durante todo el incendio lo que activó la alarma baja y la alarma de exposición corta a un gas nocivo permitida para el ser humano. 18
10. Los valores de LEL estuvieron en 0,6%. 11. Los valores de gases para el módulo D fueron registrados en un intervalo de tiempo corto. En la tabla 1 se pueden observar los resultados para los 3 módulos significativos (A, B y C) en cuanto a valores de gases y activación de las alarmas en lo equipos usados para el estudio Tabla 1. Valores de gases para los módulos A, B y C
4. CONCLUSIONES En cuanto a las características físicas del revestimiento en su estado endurecido aunque presentó pequeñas fisuras por efecto de retracción, no se evidenciaron grietas ni exceso de fisuras que comprometan el comportamiento del friso, tal como se expuso en [15]. En relación con las características mecánicas del mortero endurecido, el valor promedio de resistencia a la Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
compresión medido en cubos fue de 104,82 Kg/cm2 en el plazo a 28 días, lo cual se corresponde con una resistencia suficiente y aceptable para su aplicación como mortero reforzado sobre paneles de poliestireno o revestimiento sin reforzar para los bloques de concreto. En relación a las características físicas del revestimiento después del incendio, se pudo evidenciar que a mayor espesor de friso menor daño del mismo. De igual manera, a pesar de las altas temperaturas, mayores a 1.000 °C, alcanzadas en los módulos B y C en estudio, no se presentó pérdida del friso en las paredes con más de 1,5 cm de espesor. En el módulo A los retardantes del poliestireno expandido de alta densidad funcionaron permitiendo mayor tiempo de exposición al fuego. Las condiciones físicas luego del incendio fueron estables bajo el sistema constructivo utilizado. En el módulo las condiciones físicas luego del incendio fueron inestables, en razón de las grietas observadas en los bloques ubicados en las esquinas, bajo el sistema constructivo de bloque trabado utilizado. En el módulo C las condiciones físicas luego del incendio fueron inestables bajo el sistema constructivo utilizado (bloque trabado). Mientras que las condiciones físicas del módulo D luego del incendio fueron inestables bajo el sistema constructivo utilizado (mampostería confinada). El efecto de la transmisión del calor fue evidentemente menor tanto en los bloques aligerados como en los bloques de concreto, por tanto el uso de este último sigue siendo oportuno, aunque no presenta beneficios de reducción de cargas de servicio en el diseño estructura. En cuanto a la toxicidad de los gases emanados durante el incendio, las cantidades de monóxido de carbono (CO) para el caso de panales de poliestireno expandido y bloques de concreto aligerado, en ambos casos se superó el valor de alarma baja normativo. En el caso de los Compuestos Volátiles Orgánicos (VOC), la cantidad de gases generados por el incendio de paneles de poliestireno expandido de alta densidad resultó siete veces mayor que para el caso de bloques de concreto aligerado; observándose que sólo en el módulo que contenían elementos de poliestireno expandido (A y C), se superó el límite de alarma baja de VOC. En cuanto al LEL, para todos los materiales evaluados se obtuvo el mismo resultado (0,6%), muy por debajo del valor de riesgo establecido en la norma (10%). Con respecto a los límites de exposición a gases generados por incendio para el ser humano, transcurridos 20 minutos luego de la señal de alarma baja por VOC, se activó la alarma de exposición corta Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.7-20, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
solamente en el caso de los módulos con elementos de poliestireno expandido (A y C). 5. REFERENCIAS [1] [2]
20 [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]
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DEMANDA DE MATERIAL EN ESTRUCTURAS REGULARES DE ACERO CON Y SIN ARRIOSTRAMIENTOS EN ZONA SÍSMICA DE RIESGO ELEVADO SEGUN NORMA COVENIN 16181998 DEMAND FOR MATERIAL IN REGULAR STEEL STRUCTURES WITH AND WITHOUT BRACES IN SEISMIC ZONE IN HIGH RISK ACCORDING TO THE STANDARD COVENIN 1618-1998 Montesinos, V.*, Linarez, V. **, Avon, D. *** Recibido 20/11/2015: Aprobado: 10/12/2015
RESUMEN El presente trabajo fue realizado con la finalidad de conocer la demanda de material, y el desempeño de arriostramientos concéntricos y excéntricos ante posibles eventos sísmicos en edificaciones de acero de diez pisos que tienen características geométricas idénticas en planta, así como también en estructuras de acero sin arriostramientos. Se realizó un análisis estático lineal y uno dinámico para determinar las solicitaciones en los miembros, y diseñar sus diferentes secciones en las estructuras estudiadas. Realizados estos análisis se pueden conocer los desplazamientos máximos de entrepiso. De acuerdo a los resultados obtenidos, se concluyó que el uso de arriostramientos tanto excéntricos como concéntricos, es favorable para las estructuras, ya que ofrecen un desempeño satisfactorio para el control de desplazamientos y aportan mayor rigidez lateral. Las estructuras donde no se usan arriostramientos son más susceptibles a daños ante eventos sísmicos, por lo que deben ser analizados con detalle, presentando a su vez mayor demanda de material. Palabras clave: Arriostramiento, edificaciones sismorresistentes, Normas Covenin
*Docente investigadora de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Ingeniero Civil. Diplomado en Diseño de estructuras de concreto armado y acero (SEPROINCA) Correo: vanevivi_90@hotmail.com **Ingeniero Civil egresada de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Correo: verónica_vclm@hotmail.com *** Docente investigador de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado.Mgs.ingeniería estructural. Correo:davon@ucla.edu.ve
DEMANDA DE MATERIAL EN ESTRUCTURAS REGULARES DE ACERO CON Y SIN ARRIOSTRAMIENTOS EN ZONA SÍSMICA DE RIESGO ELEVADO SEGUN NORMA COVENIN 1618-1998
ABSTRACT The purpose of this project was to find out the demand for material and performance of concentric and eccentric bracing for possible seismic events in steel ten stories buildings that have identical geometric characteristics as well as on steel structures without bracings. A linear static analysis and a dynamic one were conducted to determine the stresses in the members, to be able to design their different sections in the structures studied. Once these analysis are made it can be determined the maximum displacements between floors. According to the results, it was concluded that the use of both eccentric and concentric bracings is favorable to the structures, as they offer satisfactory performance for controlling the displacement and provide greater lateral stiffness. The structures which are not braced are the most susceptible to damage in seismic events, which must be analyzed in detail, presenting in turn increased demand for material. Keywords: Bracing, seismic resistant structures, Covenin standard, Venezuela 1. INTRODUCCIÓN Geográficamente Venezuela se encuentra ubicada entre los bordes de dos grandes placas tectónicas: la Placa Suramericana y la Placa del Caribe. Esto hace que las zonas alrededor de estos límites sean de un importante riesgo sísmico. Particularmente, el Estado Lara en Venezuela se encuentra sobre la Falla de Boconó, la cual es la principal responsable de los sismos en la región. 22
Los sismos son movimientos oscilatorios irregulares del suelo, producidos por la liberación súbita de energía elástica acumulada por los choques entre las placas tectónicas de la tierra que se encuentran en constante movimiento. Al ser este fenómeno natural producto de las colisiones de las placas tectónicas, es prácticamente imposible predecir el lugar exacto donde ocurrirá un sismo así como su magnitud [1]. La acción de los sismos sobre las estructuras, edificaciones y obras en general puede ser determinante, por la magnitud de los daños y fallos que ocasionan, pérdidas económicas, y sobre todo, por el gran número de víctimas humanas, tanto en fallecidos como en lesionados. Ante estas acciones sísmicas, las estructuras construidas con miembros de acero tienden a tener un buen comportamiento estático y dinámico, sin embargo no son lo suficientemente satisfactorios en estructuras muy esbeltas ya que demandan elevada ductilidad lo da origen a mayores desplazamientos antes de fallar. Es entonces requerido idear un sistema constructivo que permita añadir la rigidez necesaria que mejore el comportamiento de las mismas, mitigando desplazamientos horizontales excesivos en las estructuras [1]. Una de las soluciones que mejoran este comportamiento, es la adición de unos elementos de acero que se interconectan a los elementos estructurales de los pórticos y ayudan a oponerse al desplazamiento horizontal producido ante un eventual movimiento sísmico. Estos elementos Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Montesinos, V., Linarez, V. , Avon, D.
adicionales son los llamados arriostramientos. Existen varios tipos que pueden ser utilizados, y su efectividad podría variar a medida que un edificio cambia su arquitectura y en mayor grado su altura. Por ello, han surgido investigaciones respecto al comportamiento de los diversos tipos de arriostramientos en diferentes edificios. La norma COVENIN 1756-2001, Edificaciones Sismorresistentes [2] y la norma COVENIN 1618-98, Estructuras de Acero para Edificaciones, Método de los Estados Límites [3] mencionan la utilización y efectividad de estos arriostramientos pero no se especifican los criterios de selección y diseño de los mismos. Aunque es conocido que el uso de arriostramientos es favorable a las estructuras resistentes a momento frente a la ocurrencia de un evento sísmico, no existen criterios de aceptación o rechazo en la normativa venezolana para su colocación, tampoco sus efectos en estructuras regulares e irregulares, ni el número de pisos de un edificio para los cuales son o no efectivos. Por lo que, el trabajo de investigación que aquí se presenta, se centró en estudiar el comportamiento teórico de edificaciones de acero de diez (10) pisos de altura de geometría regular, con tres (3) tipos de arriostramientos concéntricos, dos (2) excéntricos y una estructura sin arriostramiento, a fin de establecer si resulta favorable su comportamiento ante sismos, y cuál de las opciones resulta más conveniente en cuanto a efectividad y economía, determinando la demanda de material (cantidad de acero en kg) de cada una de las edificaciones antes mencionadas. Todo este procedimiento se realizó simulando un modelo en un ambiente informático cuyos parámetros fueron totalmente controlados. Debido a que la investigación es de carácter teórico, la simulación y el diseño de la edificación considera que cada uno de los elementos estructurales estará construido y dispuesto de manera ideal, es decir, no existen errores constructivos ni elementos con sección transversal irregular. Parámetros que en ocasiones no pueden ser controlados durante la construcción. La estructura de la edificación se diseñó en acero estructural basado en la norma COVENIN 1618-1998, Estructuras de Acero para Edificaciones, Método de los Estados Límites [3] y la norma COVENIN 1756-2001, Edificaciones Sismorresistentes [2]. Asumiendo, que las uniones entre los elementos estructurales son rígidas, es decir, están garantizados en cada uno de sus nodos la transmisión de las acciones axiales, de corte y momento entre los elementos estructurales conectados. Sin embargo, los arriostramientos concéntricos estarán unidos a los nodos de forma articulada, de manera que, sólo estén sometidos a esfuerzos axiales y los arriostramientos excéntricos estarán unidos mediante conexiones resistentes a momentos. Se Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
debe recalcar que en las simulaciones de las estructuras sólo se toma en cuenta la superestructura, es decir, no sufrirán asentamientos diferenciales ni desplazamientos horizontales o rotaciones debido a los efectos de las fundaciones en el suelo. 2. ANTECEDENTES Después de los terremotos de Northridge en 1994 y Kobe en 1995, y la subsecuente revisión del diseño sismorresistente de las estructuras de acero que generaron, han surgido nuevas tecnologías y sistemas estructurales como una alternativa para la mejora a los sistemas estructurales tradicionalmente utilizados. En el trabajo Annan et al. (2009) [4], estudiaron la cuantificación de las demandas sísmicas inelásticas y las capacidades de estructuras modulares de acero de 2, 4 y 6 pisos diseñados para ductilidad moderada. En la publicación [5], se estudió el desempeño estructural de un sistema experimental de arriostramiento diagonal. En el artículo [6], se evaluó la fiabilidad estructural sísmica a través de la frecuencia media anual (MAF) de exceder a un cierto Estado Límite, aplicado a marcos de acero con arriostramientos concéntricos “V” diseñados según distintos criterios. En el trabajo presentado en [7], se propuso una formulación general para el análisis de las vigas tipo cajón de acero estructural sometidas a flexión biaxial. El modelo se desarrolló en el 24
marco de la teoría del daño concentrado. En otro trabajo de investigación se expuso un procedimiento para el diseño sísmico de edificaciones de acero, que toma en cuenta la confiabilidad estructural [8]. Mediante las investigaciones y análisis de los autores mencionados, los conocimientos teóricos y criterios aplicados forman parte de la guía para realizar este trabajo, ya que todas estas investigaciones están vinculadas con este estudio, ya sea en los tipos de análisis empleados o en la simulación que debían realizarse Sin embargo, cabe destacar que este estudio en particular se hace sobre una estructura de acero, lo cual implica la utilización de criterios específicos de diseño y normativas para evaluación del comportamiento estructural de la edificación. 3. METODOLOGIA En esta investigación se buscó determinar la cantidad de material en las estructuras de acero con arriostramientos concéntricos, excéntricos y sin arriostramientos, en los pórticos perimetrales en seis (5) estructuras regulares de diez (10) pisos, se desarrolla el estudio de la siguiente forma: La primera etapa consistió en el diseño de las estructuras de acero, donde a una de ellas no se Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
le colocaron arriostramientos, y las otras se reforzaron mediante los arriostramientos concéntricos y excéntricos. En la segunda etapa, se realizó el análisis de los resultados obtenidos de la simulación. Estas etapas se describen más detalladamente de la siguiente manera: en primer lugar se procedió a determinar las cargas permanentes, variables y sísmicas que inciden sobre cada edificación, para luego realizar un diseño de cada estructura en acero siguiendo las normas de diseño establecidas en [3]. 3.1. Configuración geométrica de la edificación Para la configuración geométrica en planta de las estructuras se colocaron ejes de referencia, el eje X y el eje Z, en el eje X se colocaran vanos de 7 m de longitud y en el eje Z vanos de 6 m de longitud. En cuanto a la altura se utilizó el eje Y, las 6 estructuras presentan alturas de entrepiso de 3 m excepto el primer nivel que posee una altura de 4,5 m, tal como se aprecia en la Figura 1.
Figura 1. Vista en planta de las estructuras. Fuente: los autores
Los alzados de las estructuras se muestran en la Figura 2. donde se pueden apreciar los distintos tipos de arriostramientos y la estructura no arriostrada, los arriostramientos fueron colocados en los porticos perimetales en ambas direcciones.
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Pórtico 1=4
Figura 2. Alzado de las estructuras (Pórticos en dirección Z). Se utilizó la misma configuración para los pórticos en dirección X. Fuente: los autores
3.2. Análisis de carga 26
Para el cálculo de las cargas sobre las losas de entrepiso y techo se utilizó un sistema de encofrado colaborante (sofito metálico) a base de láminas de acero galvanizado corrugadas y toping de concreto, como se muestra de la Tabla 1 a la Tabla 3.
Tabla 1. Cargas sobre la losa de entrepiso
Losa de entrepiso carga permanente (cp) elemento peso (kg/m²) lamina N° 22 8,69 loseta e= 12 cm 288,00 instalaciones 30,00 mampostería 210,00 acabado de piso 100,00 636,69 Total Carga variable (cv) uso peso (kg/m²) 175,00 Residencial
Montesinos, V., Linarez, V. , Avon, D. Tabla 2. Cargas sobre la losa de techo
Losa de techo carga permanente (cp) elemento lamina N° 22 loseta e= 12 cm Instalaciones Revestimiento acabado de techo Total carga variable (cv) uso Techo inaccesible
peso (kg/m²) 8,69 288,00 30,00 7,00 100,00 433,69 peso (kg/m²) 50,00
Tabla 3. Resumen de cargas sobre las estructuras
Cargas sobre vigas Entrepiso CV= 1154,92 CP=4411,05 kg/m kg/m vigas perimetrales
techo CP=3007,01 CVt=329,98 kg/m kg/m CP=810,00 kg/m
3.3. Método de análisis Se estudiaron las estructuras a través del siguiente método de análisis: análisis dinámico espacial de superposición modal con tres grados de libertad por nivel. Para realizarlo se utilizó un programa de cálculo estructural. Se efectuó una división por grupos para una adecuada optimización del modelo, en la que se agrupan las columnas y vigas ubicadas de manera similar, comenzando desde el primer piso hasta llegar al nivel de techo. Las diagonales pertenecen a un grupo que estén en dirección X o dirección Z, también se hizo una agrupación por cada piso. Se utilizaron perfiles W para vigas y diagonales y perfiles HEB para las columnas. Tal cual establece la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001, parte 1, capítulo 7 [2], de acuerdo al uso de las estructuras, se debe realizar una transformación de cargas en masas, tomando el 100% de las cargas producida por el propio peso y cargas permanentes, además del 25% de la carga variable. Posteriormente, se procedió al análisis de tipo espectral, en el que se introdujo al programa el espectro elástico de diseño afectado por un valor de reducción R. Para dicho cálculo se utilizó el capítulo 7 de la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 [2], comenzando por ubicar a las estructuras según el mapa de zonificación sísmica. Adicionalmente, fue necesario conocer que las estructuras según su uso, se clasifican en el Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
grupo B2 por ser edificios destinados a apartamentos; el tipo de sistema resistente a sismos es tipo I para la estructura no arriostrada, debido a que son capaces de resistir la totalidad de las acciones sísmicas mediante sus vigas y columnas. Tipo III para la estructura con arriostramientos concéntricos debido a que las cargas actuantes son soportadas por los elementos de vigas, columnas y diagonales, y tipo IIIa para la estructura con arriostramientos excéntricos por contener pórticos de acero con diagonales excéntricas acopladas con eslabones dúctiles. Por otro lado la zona sísmica es 5, la cual indica un alto peligro sísmico, por estar en la ciudad de Barquisimeto, y su forma espectral S2. Como paso siguiente se realizó una comparación entre el corte basal obtenido y el mínimo valor que establece la norma sismorresistente: En cada dirección, el corte basal Vo, deducido de la combinación modal deberá compararse con el calculado según la Sección 9.3.1 de la norma COVENIN 1756-2001 con un período T = 1,6 Ta, el cual se denota aquí por Ṽo. Cuando Vo sea menor que Ṽo, los valores para el diseño deberán multiplicarse por Ṽo /Vo. El cociente Vo/W de diseño no será menor que el mínimo coeficiente sísmico dado en el Artículo 7.1. de la misma norma. Para incluir los efectos de la componente rotacional del terreno y de las incertidumbres en la 28
ubicación de centros de masa y rigidez, se incluyeron en el diseño añadiendo a los resultados del análisis dinámico, las solicitaciones más desfavorables que resulten de aplicar estáticamente sobre la edificación los momentos torsores que se obtienen al multiplicar el cortante de piso por el 6% de la mayor dimensión horizontal de la edificación en ese nivel. Al momento de diseñar una edificación no solo se debe garantizar que los elementos soporten las cargas aplicadas, sino también se debe asegurar que los movimientos de la misma no sean excesivos y ocasionen daños a los elementos no estructurales. Para garantizar este criterio, la Norma Venezolana COVENIN 1756-1:2001 en su capítulo 10 [2], establece determinados parámetros que deben ser cumplidos: se conoce como deriva δi a la diferencia de desplazamientos laterales totales entre dos niveles consecutivos, el desplazamiento lateral total del nivel Δi se calculó multiplicando el factor de reducción por el desplazamiento lateral del nivel para las fuerzas de diseño y esto a su vez se multiplicó por un factor de 0,8, la diferencia entre los valores obtenidos para el nivel i y el nivel i-1 será la deriva del mismo. Según el tipo de estructura clasificada en el grupo B2 y considerando que pueda sufrir daños por deformaciones, ninguno de los coeficientes debe exceder el valor de 0,018 en ningún piso. Esta consideración es un elemento clave para el diseño de las estructuras, conjunto con la verificación del corte basal, es un ciclo iterativo en donde los elementos deben cumplir con Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
estos criterios para garantizar su correcto funcionamiento. Luego de realizar el análisis pertinente a cada uno de los modelos en estudio, se procedió a determinar la cantidad de material que se requería para cada tipo de edificación a fin de realizar posteriores comparaciones. 4. RESULTADOS A continuación se detallan los resultados obtenidos al realizar el diseño elástico de cada uno de los edificios que abarca el trabajo de investigación. Este procedimiento se realizó en tres etapas: Diseño por resistencia: Este primer diseño presentó una optimización de los elementos estructurales, desde los perfiles de pre-dimensionamiento, usando los más pequeños del catálogo, hasta un perfil adecuado por resistencia. Control de desplazamientos: La norma venezolana COVENIN 1756-2001 [2] exige que las edificaciones tengan un control de sus desplazamientos, ya que si bien éstas son capaces de resistir las cargas estáticas y dinámicas a las que estará sometida la estructura, la edificación también debe garantizar que a la hora de un sismo no ocurran grandes daños en los elementos estructurales y no estructurales, a fin de que las reparaciones no excedan un costo factible. Control por corte basal: La norma venezolana COVENIN 1756-2001 [2] establece que se debe comparar el corte basal calculado según el método utilizado con los cortes obtenidos de la máxima combinación modal tanto para sismo en X como para sismo en Z. Los primeros elementos analizados y diseñados fueron las correas de techo y las de entrepiso. De acuerdo a lo planteado en la metodología, se desarrolló el modelo matemático de las correas, se realizó la verificación tanto por resistencia como por rigidez y se obtuvo un perfil definitivo de IPN 180. De igual forma se realizó el análisis de las correas de entrepiso, las cuales estarán sometidas a las cargas establecidas anteriormente, se comenzó el predimensionado con el perfil más pequeño del catálogo obteniendo como perfil definitivo un IPN 220. Luego de obtener las cargas a las cuales están sometidas las edificaciones en estudio, se procedió a realizar el análisis de las mismas. Para la verificación de desplazamientos horizontales se consideró una esquina por cada piso, ya que al utilizar diafragma rígido todos los puntos de un mismo piso se desplazan de la misma forma. El factor de reducción para la estructura no arriostrada y con arriostramientos excéntricos fue R= 6 y para la estructura con arriostramientos concéntricos fue de R=4. Para realizar la comprobación del corte basal, se determinó según lo establecido en el capítulo Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
9 de la norma venezolana, luego se comparó este valor con la fuerza cortante que se generan en la estructura en la base, en donde el corte que se genera debe ser mayor que el corte basal mínimo calculado como lo establece la norma. Finalmente, luego de haber realizado los cálculos y verificaciones necesarios, se obtuvieron los perfiles definitivos mostrados de la Tabla 4 a la Tabla 9. Tabla 4. Perfiles colocados en la estructura no arriostrada
Perfiles 2HEB 180 2HEB 240 2HEB 260 2HEB 300 2HEB 360 2HEB 400 2HEB 500 W 12X170 W 14X257 W 6X8.5
Descripción Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Vigas Vigas Vigas
Tabla 5. Perfiles colocados en la estructura con arriostramientos concéntricos (Cruces de San Andrés)
Perfiles 2HEB 100 2HEB 140 2HEB 160 2HEB 180 2HEB 200 2HEB 220 2HEB 240 2HEB 260 2HEB 280 2HEB 300 2HEB 320 2HEB 400 W 10X112 W 4X13 W 6X25 W 8X28
Descripción Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Vigas Vigas Arriostramientos Arriostramientos
Montesinos, V., Linarez, V. , Avon, D. Tabla 6. Perfiles colocados en la estructura con arriostramientos concéntricos (Diagonales)
Perfiles Descripción 2HEB 100 Columnas 2HEB 120 Columnas 2HEB 140 Columnas 2HEB 160 Columnas 2HEB 180 Columnas 2HEB 200 Columnas 2HEB 220 Columnas 2HEB 240 Columnas 2HEB 260 Columnas 2HEB 280 Columnas 2HEB 300 Columnas 2HEB 320 Columnas 2HEB 450 Columnas W 10X112 Vigas W 10X60 Arriostramientos W 10X88 Arriostramientos W 4X13 Vigas W 6X25 Vigas
31 Tabla 7. Perfiles colocados en la estructura con arriostramientos concéntricos (V invertida)
Perfiles 2HEB 100 2HEB 120 2HEB 140 2HEB 160 2HEB 180 2HEB 200 2HEB 220 2HEB 240 2HEB 260 2HEB 280 2HEB 300 2HEB 320 2HEB 450 W 10X112 W 4X13 W 6X20 W 8X40 W 8X48
Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Vigas Vigas Vigas Arriostramientos Arriostramientos
DEMANDA DE MATERIAL EN ESTRUCTURAS REGULARES DE ACERO CON Y SIN ARRIOSTRAMIENTOS EN ZONA SÍSMICA DE RIESGO ELEVADO SEGUN NORMA COVENIN 1618-1998 Tabla 8. Perfiles colocados en la estructura con arriostramientos excéntricos (V invertida)
Perfiles 2HEB 100 2HEB 120 2HEB 140 2HEB 160 2HEB 180 2HEB 200 2HEB 220 2HEB 240 2HEB 260 2HEB 280 2HEB 300 2HEB 320 2HEB 360 W 10X100 W 10X112 W 4X13 W 6X20 W 8X31 W 8X48
Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Vigas Vigas Vigas Vigas Arriostramientos Arriostramientos
32 Tabla 9. Perfiles colocados en la estructura con arriostramiento excéntricos (Diagonales)
Perfiles 2HEB 100 2HEB 120 2HEB 140 2HEB 160 2HEB 180 2HEB 200 2HEB 220 2HEB 240 2HEB 260 2HEB 280 2HEB 300 2HEB 320 W 10X100 W 10X112 W 10X60 W 12X136 W 4X13 W 6X20
Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Columnas Arriostramientos Vigas Arriostramientos Vigas Vigas Vigas
En la Tabla 10, se observa la demanda de material de cada una de las estructuras, obteniendo que la que requiere menos cantidad de acero es la estructura con arriostramientos excéntricos en forma de V invertida. Tabla 10. Tabla comparativa de cantidad de material
Cantidad de material Tipo de estructura No arriostrada Arriostramientos concéntricos - Cruces de San Andrés Arriostramientos concéntricos - Diagonales Arriostramientos concéntricos - V invertida Arriostramientos excéntricos - Diagonales Arriostramientos excéntricos- V invertida
Peso (kgf) 566159,84 286233,46 309092,52 287735,60 307377,65 275607,09
A continuación se presenta una serie de figuras que permiten comparar las estructuras estudiadas. Al realizar una comparación entre las 6 edificaciones con respecto a los desplazamientos que se generan debido a la acción del sismo en la dirección X, se puede distinguir que la estructura que presenta menores desplazamientos es la que tiene arriostramientos excéntricos en forma de V invertida, y la estructura que presenta mayores desplazamiento es la estructura con cruces de San Andrés. Esto se debe a que estos arriostramientos excéntricos aportan mayor rigidez a la estructura que las cruces de San Andrés (ver Figura 3)
Figura 3. Desplazamientos Vs. N° de pisos, sismo en X
Estableciendo la misma comparación, pero ahora para el sismo en Z, se observa que la estructura más desfavorable es la no arriostrada, debiéndose a que las secciones están Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
colocadas con el sentido de menor inercia en esta dirección, lo cual no aporta suficiente rigidez ante un sismo. Por el contrario la estructura más eficiente con respecto al sismo en Z en la estructura con arriostramientos excéntricos en forma de V invertida, demostrando así ser la mejor opción en cuanto a la rigidez que aporta la estructura ante un sismo en ambas direcciones, como se observa en la Figura 4.
Figura 4. Desplazamientos Vs. N° de pisos, sismo en Z
Con respecto a las derivas, para el sismo en dirección X, el comportamiento de todas las estructuras arriostradas, ya sea con arriostramientos excéntricos o concéntricos, demuestran un comportamiento ideal, a diferencia de la no arriostrada la cual presentan un comportamiento no adecuado, ya que en la curva de la Figura 5 se observa que no sigue la misma tendencia.
Figura 5. Derivas Vs. N° de pisos, sismo en X
Para las acciones de un sismo, en dirección Z se observa que las estructuras con arriostramiento presentan un buen comportamiento, a diferencia de la no arriostrada que a pesar de llevar una tendencia similar a las demás, las derivas generadas en los primeros pisos son muy elevadas, en comparación con la de los últimos pisos, haciendo que sea esta la edificación más desfavorable (ver Figura 6)
Figura 6. Derivas Vs. N° de pisos, sismo en Z
En la Figura 7 se observa la demanda de material requerida por cada una de las estructuras, obteniendo que la edificación que mayor demanda presenta es la estructura no arriostrada, luego se tienen las estructuras con diagonales concéntricas y excéntricas que requieren aproximadamente 50% menos del acero que se necesita para la no arriostrada. Por último se tienen las estructuras con cruces de San Andrés, con V invertida concéntrica y con V invertida excéntrica, siendo ésta la que menos cantidad de acero requiere.
Figura 7. Comparación de demanda de material (cantidad de acero)
Las estructuras con V invertida concéntrica, con cruces de San Andrés y con diagonales concéntricas presentan los valores más altos de corte basal para el sismo en X, seguido de las Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
estructuras con V invertida excéntrica y con diagonales excéntricas. Por último se tiene la estructura no arriostrada la cual presento el menor valor de corte basal para sismo en X pero cumpliendo aun con el valor mínimo establecido en la norma (ver Figura 8).
Figura 8. Corte
basal para sismo en X
Las estructuras con V invertida concéntrica, con cruces de San Andrés y con diagonales concéntricas presentan los valores más grandes de corte basal para el sismo en Z, seguido de las estructuras con V invertida excéntrica y con diagonales excéntricas. Por último se tiene la estructura no arriostrada la cual presento el menor valor de corte basal para sismo en Z pero 36
cumpliendo aun con el valor mínimo establecido en la norma (ver Figura 9).
Figura 9. Corte
basal para sismo en Z
5. CONCLUSIONES Comparando la cantidad de material necesario en todas las estructuras luego de haber aplicado los algoritmos de optimización, se observó que se requiere casi del doble de cantidad de acero para las estructuras sin arriostramientos, debido a que se necesita el uso de perfiles de mayor tamaño. Se obtuvo como estructura que demanda menor cantidad de material, la que tiene arriostramientos excéntricos en forma de V invertida, seguida por la estructura con Cruz de San Andrés, luego la V invertida concéntricamente, la diagonal excéntrica, la diagonal Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
concéntrica, y por último la estructura que no posee ningún tipo de arriostramientos. En el proceso de diseño de las estructuras que competen a este trabajo de investigación, luego de analizar la rigidez de la estructura ante el efecto de cargas laterales, se determinó que la variable que más hace variar a los elementos estructurales es la verificación de derivas, ya que las dimensiones de los perfiles se aumentan con el fin de cumplir con los límites establecidos por norma. Al momento de diseñar una edificación no sólo se debe garantizar que los elementos soporten las cargas aplicadas, sino también asegurar que los desplazamientos de la misma no sean excesivos y ocasionen daños a los elementos no estructurales. Considerando las limitaciones para poder cumplir con el rango de las derivas establecido en la norma, se aumentaron las secciones de las columnas donde fuese necesario, para obtener una solución, y así disminuir los desplazamientos y aportarle rigidez a las edificaciones antes los efectos de las cargas laterales. Las derivas en ningún caso de los diseños definitivos fueron mayores al valor establecido en la tabla 10.1 Norma COVENIN 1756-1:2001, de 0,018. Luego de realizar el diseño de las edificaciones de acero de 10 pisos, mediante la cuantificación de los desplazamientos horizontales elásticos se determinó el porcentaje de derivas de entrepiso, esto permitió detectar que los desplazamientos de los pisos fueron mayores en los pórticos no arriostrados que en los arriostrados y a su vez, en las estructuras con arriostramientos concéntricos y en las estructuras con arriostramientos excéntricos no existe una notable diferencia entre los desplazamientos obtenidos, dando a concluir que si fueron efectivos para tener un control de desplazamientos deseado. La estructura que presentó mayor rigidez, fue la estructura excéntrica en V invertida, ya que logró resistir esfuerzos sin adquirir grandes desplazamientos. Al momento de determinar el espectro de diseño de cada edificación, en primer instante se observó una pequeña variación con respecto al periodo característico de variación dúctil (T⁺) entre la estructura con arriostramientos excéntricos y estructura no arriostrada, y la estructura con arriostramientos concéntricos. También se determinó en relación a la aceleración de diseño, arrojando los cálculos para la estructura no arriostrada y con arriostramientos excéntricos un valor inferior con respecto a la estructura con arriostramientos concéntricos. En general, el uso de pórticos arriostrados mejoran la capacidad resistente y comportamiento de la estructura para cargas gravitatorias y dinámicas laterales, y aún más los arriostramientos concéntricos; así como también ofrecen reducciones notables de las derivas. Sin embargo, la gran desventaja de estos arriostramientos es que no es posible desde un punto de vista Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
arquitectónico, colocarlos en todos los pórticos de la estructura ya que puede hacer perder la función en muchos espacios de la misma. Por otro lado, con respecto a la cantidad de material que requiere cada una de las edificaciones, se obtuvo que al establecer una comparación entre las 6 estructuras en definitiva la configuración que presentó menos demanda fue la de con arriostramientos excéntricos utilizando la V invertida. Para futuros proyectos de investigación se recomienda:  Cambiar las configuraciones de planta de las estructuras, así como aumentar las luces para determinar hasta qué punto éste es un factor determinante en los diseños antes planteados.  Aumentar el número de pisos para de esta manera determinar la variación (aumento o disminución) de la cantidad de material en cada tipo de estructura.  Inclusión de la rigidez adicional de estructuras como escaleras y ascensores, ya que estos aportan rigidez a los edificios, representando elementos necesarios para el funcionamiento y uso de la estructura.  Estudiar otras configuraciones de colocación de arriostramientos para ser comparadas con las estudiadas en las diversas estructuras, siendo de suma importancia seguir los mismos parámetros de diseño usados en las estructuras (altura de entrepiso, luces, número de niveles). 38
 Realizar un estudio de los costos, esto daría un buen resultado en cuanto a la factibilidad económica y posibilidad de construcción en estructuras reales.  Ejecutar estos estudios en estructuras en donde se combinen materiales, como lo son el concreto armado y el acero. 6. REFERENCIAS [1] L. López y E. Martinez, Estudiar el comportamiento estructural y la respuesta sísmica de estructuras de acero de 16, 20 y 24 pisos con los arriostramientos conocidos como Cruces de San Andrés, Barquisimeto, 2011. [2] Fondonorma, NORMA VENEZOLANA Sismorresistentes, Caracas, 2001.
1756-2001,
[3] Fondonorma, NORMA VENEZOLANA COVENIN 1618-1998 Estructura de acero para edificaciones. Método de los estados límites, Caracas, 1998. [4] C.D. Annan, M.A. Youssef , M.H. El Naggar. Seismic Vulnerability Assessment Of Modular Steel Buildings, Ontario, Canada, 2009. [5] T. Yang, J. P. Moehle y B. Stojadinovic, Preformance Evaluation Of Innovative Steel Braced Frames, California, Estados Unidos, 2009. [6] A. Longo, M. Rosario y V. Piluso, «Seismic Reliability of V-braced Frames: Influence of Design Methodologies,» vol. 38, nº 14, 2009. [7] N. L. Guerrero, M. E. Marante, R. Picón, M. Rojas y J. Flórez López, Análisis de vigas Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp.21-39, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
tubulares de acero estructural propensas a la falla por pandeo local sometidas a flexión biaxial, Caracas, 2006. [8] E. Bojórquez Mora, Diseño sísmico de estructuras de acero basado en confiabilidad estructural y conceptos de energía, México, 2009.
Artículo de Investigación. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp. 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS BASADAS EN EL ENFOQUE POR COMPETENCIAS EMPLEADAS POR LOS DOCENTES EN LA ENSEÑANZA DE INGENIERÍA CIVIL TEACHING STRATEGIES BASED ON THE COMPETITIVE APPROACH USED BY PROFESSORS IN THE CIVIL ENGINEERING TEACHING Dias Z., E.* Recibido 10/09/2015: Aprobado: 03/12/2015
RESUMEN El enfoque basado en competencias durante al acto didáctico, conlleva a tomar en consideración la labor del docente en relación a la planificación de las estrategias que contribuyan al desarrollo educativo. En este sentido, el presente estudio se desarrolló bajo el paradigma cuantitativo y su propósito consistió en determinar si los profesores del programa de ingeniería civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado, reflejaban en sus planificaciones didácticas, estrategias basadas en el enfoque por competencias a fin de ajustar cada programa de las asignaturas bajo el perfil recomendado por la Comisión Central de Currículo. Para recabar esta información se utilizó como instrumento un cuestionario constituido por 23 ítems, aplicado a una muestra de 45 profesores, quienes representaron el 33% de la población objeto de estudio. En los resultados de este estudio se evidencia que los docentes a pesar de haber recibido orientaciones para el rediseño de los programas de las asignaturas que gestionan bajo el enfoque por competencias, presentan deficiencias en el uso de estrategias didácticas basadas en dicho enfoque, que garanticen la formación de un profesional integral, con sensibilidad social y ambiental, tal como se estipula en el nuevo diseño curricular impulsado por la institución. Palabras clave: Formación basada en competencias, diseño curricular, Venezuela
*Docente investigadora del Decanato de Ingeniería Civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Correo: evelyndias@ucla.edu.ve
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS BASADAS EN EL ENFOQUE POR COMPETENCIAS EMPLEADAS POR LOS DOCENTES EN LA ENSEÑANZA DE INGENIERÍA CIVIL
ABSTRACT The competency-based approach during teaching, leads to consider the work of teachers in relation to planning strategies that contribute to educational development. In this sense, the present study was developed under the quantitative paradigm and its purpose was to determine whether program faculty of civil engineering at Lisandro Alvarado University, reflected in their teaching plans, strategies based on competence approach to adjust each program subjects to the recommended profile by the Central Commission for Curriculum. To collect this information a questionnaire consisting of 23 items, was applied to a sample of 45 teachers, who accounted for 33% of the study population. The results of this study evidenced that teachers despite having received guidelines for the redesign of the programs of the subjects managed under the competency-based approach, have deficiencies in the use of teaching strategies based on this approach, to ensure the formation of a comprehensive professional, social and environmental sensitive, as stipulated in the new curriculum driven institution. Keywords: Competency-Based Training, curriculum design, Venezuela 1. INTRODUCCIÓN A través del Ministerio de Educación, Cultura y Deportes (MECD) [1], hoy Ministerio del Poder Popular para la Educación, se plantea como política y estrategia para el desarrollo de la educación superior en Venezuela, la formación por competencias de los estudiantes. En este contexto, el Consejo Nacional de Universidades (CNU) [2] aprobó en Resolución 3, acta Nº 42
420, la formulación de perfiles académicos de las distintas carreras que ofrecen las universidades venezolanas, basados en competencias, considerando las propuestas del Sistema de Evaluación y Acreditación (SEA). En el marco de tales exigencias, en la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA), se decidió orientar sus currícula hacia la formación integral de un profesional con sensibilidad social y ambiental, basado en el enfoque de competencias, humanista y ecológico. Para ello, se aprobó como políticas de docencia en Consejo Universitario sesión ordinaria 1522, la planificación de competencias genéricas y específicas a ser desarrolladas en todos los programas ofertados en la institución [3]. De allí, que a partir del 2006 en el Decanato de Ingeniería Civil (DIC) de la UCLA, siguiendo los lineamientos de la Comisión de Currículo Central (CCC), se asumió el compromiso de impulsar los cambios necesarios para rediseñar el pensum de ingeniería civil bajo el enfoque por competencias, con la finalidad de cubrir aspectos de la formación básica, científica y humanística, formación básica profesional, y práctica profesional del futuro egresado. Esto implica que el estudiante desarrolle la capacidad de diseñar, proyectar, planificar, gestionar y administrar los proyectos civiles, tal como lo establece el perfil del egresado de la carrera, permitiéndole responder a las posibles necesidades presentes en su entorno [4]. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Dias Z., E.
Considerando los desafíos que impone tal requerimiento, surgió la necesidad de actualizar a los docentes, dado que son ellos en primera instancia, los que pondrán en práctica la administración del nuevo diseño curricular basado en el perfil por competencias. Para esto, se tomó en cuenta los lineamientos establecidos en el proyecto estratégico 2006-2011 de la UCLA [5], relativos el fortalecimiento de la formación pedagógica, y desarrollo profesional del docente en correspondencia con un proceso educativo diseñado sobre la base de un currículo integral, flexible, centrado en el estudiante bajo el enfoque de competencias. En función de lo expuesto, surgió este estudio el cual tuvo como propósito determinar si los profesores del DIC reflejaban en sus planificaciones didácticas, estrategias basadas en el enfoque por competencias a fin de ajustar cada programa de las asignaturas bajo el perfil por competencias recomendado por CCC. 2. CONTEXTO TEÓRICO El enfoque basado en competencias (EBC) según López y Farfán [6] tuvo su origen en las necesidades laborales en los años setenta, y comenzó a ser utilizado como resultado de las investigaciones de David McClelland, las cuales se orientaron a identificar las variables que permitieran explicar el desempeño del trabajo. No fue sino hasta el año 1980 que el EBC se trasladara al ámbito educativo, y a partir de 1990, se comenzaran a elaborar modelos para implementarlos en los diferentes niveles. Países como Inglaterra, Canadá, Australia, Estados Unidos y en la Unión Europea son pioneros en la aplicación de las competencias, las consideraron una herramienta útil para mejorar las condiciones de eficiencia y calidad de la educación para que en un futuro mejorara su economía. Una primera disposición que los llevó a cambiar mediante este modelo, fue la inadecuada relación existente entre los programas de educación y la realidad de las empresas. A partir de este análisis se consideró que el sistema académico valoraba en mayor medida la adquisición de conocimientos que la aplicación de éstos en el trabajo. A pesar de lo complejo en que se ha convirtió el término “competencias” en el contexto educativo, Tobón [7] desde un enfoque socioformativo las definió como “actuaciones integrales para identificar, interpretar, argumentar y resolver problemas del contexto, con idoneidad, compromiso ético y mejoramiento continuo, integrando sistemáticamente el saber ser, el saber hacer y el saber conocer”. Perrenoud [8] por su lado “como la facultad de movilizar un conjunto de recursos cognitivos para solucionar con pertinencia y eficacia una serie de situaciones”. Se hace necesario que primero el estudiante signifique su experiencia, elabore y organice lo que cognitivamente está retomando de ella, para después dar solución Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
pertinente a las situaciones que se le presenten. Pimienta [9] por su lado, las relacionó al desempeño o actuación integral del sujeto, lo que implica conocimientos factuales o declarativos, habilidades, destrezas, actitudes y valores, dentro de un contexto ético. Estos autores plantearon que la formación basada en competencias se enfocó en los estilos de aprendizaje y potencialidades individuales que el estudiante debería poseer, a fin de manejar hábilmente destrezas requeridas en el campo laboral. Desde esta perspectiva, una competencia en el ámbito educativo, se vislumbra como un conjunto de comportamientos, destrezas y habilidades que permiten llevar a cabo adecuadamente una determinada tarea en cualquier área del conocimiento, y a su vez como una experiencia que enlaza a la práctica con el conocimiento, favoreciendo el análisis y la solución de problemas a situaciones del entorno social, personal y profesional. Es importante mencionar los elementos que según Tovar y Serna [10], refuerzan el aprendizaje desde el modelo educativo basado competencias, y que a su vez indican cómo puede trabajar el docente en relación al propósito, contenidos o evaluaciones: • Contenidos cognoscitivos o de conocimientos: se refiere a los conceptos, teorías o datos que el estudiante necesita comprender y diferenciar. En otros términos, es lo que deberá 44
conocer. • Contenidos procedimentales o habilidades: son las destrezas mentales o manuales, que el individuo ejercita prácticamente. Se refiere al saber hacer aplicando los conceptos. • Contenidos actitudinales y valores: son las actitudes, valoraciones o estimaciones que la persona hace sobre hechos, situaciones o conductas. Es importante mencionar, que las actitudes son diferentes de los valores, pues toda actitud, que es una predisposición, surge de un valor, que es el aprecio que el individuo da a un bien, así como un antivalor es el aprecio que da a un mal. Sin embargo, valores y actitudes se educan con la misma metodología. De acuerdo a estos autores, las competencias que deben desarrollar los estudiantes y que guiarán la labor del docente para tal fin, se agrupan tomando en consideración el área de desempeño y el nivel educativo donde se desenvuelva, a su vez expresaron que estarán determinadas por las necesidades de aprendizaje que posean los estudiantes en relación a las competencias técnicas, las cuales se consiguen desarrollar en cursos especializados y, las genéricas que se forman en las diferentes asignaturas. En tal sentido, plantearon inicialmente dos tipos generales de competencias: Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
• Competencias técnicas: son las aptitudes para desempeñarse en áreas tecnológicas como el cálculo, el uso de herramientas o el manejo de procesos científicos, según corresponde a mecánicos, empleados de laboratorio, contadores, comerciantes o fabricantes. • Competencias humanísticas: son las actitudes para desempeñarse en conductas que impactan directamente sobre otras personas, como la comunicación, el análisis históricosocial, la educación o la dirección de personal. Este aspecto consolida el carácter holístico del enfoque, sin que ello niegue la formación específica. Ahora bien, entre las competencias seleccionadas por la Comisión de Currículo del DIC [4], según lineamientos establecidos por la Comisión Central de Currículo de la UCLA, a ser incorporadas en la carrera de Ingeniería Civil se destacaron: • Competencias específicas: diseñar, construir, administrar y mantener obras civiles. • Competencias genéricas: capacidades, habilidades y destrezas para; el auto-aprendizaje, análisis, síntesis y evaluación, identificar, plantear y resolver problemas, toma de decisiones, dominio de la comunicación oral y escrita, manejo instrumental del idioma inglés, pensamiento crítico, creativo, analítico y abstracto, conciencia ambiental, sensibilidad social y trabajo comunitario, trabajo en equipo: multidisciplinario, interdisciplinario y transdisciplinario, uso de las nuevas Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC), y emprendimiento. Lo anteriormente planteado, permite enfatizar que la implementación del EBC durante al acto didáctico conlleva a tomar en consideración la labor del docente en relación a la planificación de las estrategias, entre otras razones, porque éstas orientarán el proceso del educativo de acuerdo con las necesidades de la población a la cual van dirigidas, los objetivos que se persiguen, y la naturaleza de las áreas y asignaturas, todo esto con la finalidad de hacer más efectivo el aprendizaje. De allí, que las estrategias deban diseñarse de acuerdo con un determinado método de enseñanza, el cual consiste según Tobón [7] “en un procedimiento general para abordar el aprendizaje”, ya que éstas guían el establecimiento de técnicas y actividades. Asimismo, este autor planteó que “las estrategias didácticas para formar competencias se deben diseñar e implementar, teniendo en cuenta los criterios de desempeño, los saberes esenciales, las evidencias requeridas y el rango de aplicación”. Entre los aportes que han servido como referencia a la presente investigación, cabría mencionar el realizado por López [11], quien propuso un nuevo modelo de enseñanza universitaria fundamentado en la práctica educativa. Su estudio se apoyó en el enfoque Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
ecosistémico u holístico de la formación por competencias durante la formulación, selección y organización de los objetivos académicos de algunas materias adscritas a las distintas facultades de la universidad de Sevilla. Obtuvo como resultado el incremento del nivel y calidad del aprendizaje, a través de la adquisición de las competencias previstas en la planificación docente. Concluye señalando la necesidad de que este enfoque pedagógico se sustente en un cambio profundo del currículo universitario, la cultura académica y la estructura institucional. Por su lado Codero y Nassar [12], publicaron un modelo didáctico para la aplicación del EBC en la formación de licenciados en ciencias de la educación en la facultad de ciencias administrativas y sociales de la universidad autónoma de Baja California, México. Con este modelo se impartió la materia de capacitación docente durante un período de siete años, el cual tuvo por finalidad desarrollar competencias específicas en los futuros licenciados. El estudio permitió identificar las formas más apropiadas para trabajar la dimensión del hacer. Al vincularla con la docencia fue posible cuidar los detalles en la planeación de cada una de las sesiones y desarrollar prácticas docentes que se adaptasen a los cambios oficiales. González y otros [13], desarrollaron un estudio sobre la percepción y el grado de 46
conocimientos de los profesores dedicados a la docencia en las carreras de física y matemáticas sobre el modelo educativo basado en competencias, esto con la finalidad de actualizar los planes y programas de cada una de las carreras del Instituto Politécnico Nacional de México. En el sondeo de la información se obtuvo como resultado que un 50% de los docentes desconocían el modelo educativo basado en competencias, obteniéndose una influencia considerable en las respuestas de las preguntas restantes, en relación al quehacer del profesorado universitario frente a este modelo. El resultado implícito en el estudio consistió en la necesidad de diseñar una estrategia para que todos los profesores se acercaran a conocer el modelo educativo por competencias, a través de la capacitación y actualización, ya que la tendencia al cambio así lo exigía. Se plantea entonces de lo expuesto, que la actualización, capacitación y formación del docente es una necesidad que permite adecuarse a nuevos diseños curriculares y que la planificación académica es la base para el desarrollo de las competencias que pretenden promoverse en los estudiantes. Por lo tanto, el uso de las estrategias didácticas basadas en competencias durante el proceso de enseñanza podría incrementar el nivel y calidad de la educación.
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3. METODOLOGIA La investigación se apoyó en las líneas del paradigma cuantitativo, pues obedeció a un estudio de campo descriptivo, su objetivo consistió en determinar las estrategias didácticas basadas en el enfoque por competencias, utilizadas por los docentes del programa de ingeniería civil del DIC que administran las diferentes asignaturas del pensum de ingeniería civil en la planificación didáctica diseñada en las asignaturas que administran. La población estuvo conformada por 123 profesores, el muestreo fue no probabilístico por cuanto se desconocía la probabilidad que un elemento de la población formase parte de la muestra, es decir, no todos tenían la misma probabilidad de conformarla, por lo que ésta fue representativa al estar integrada por 45 profesores, quienes constituyeron el 33% de la población. Para efecto de este estudio, se consideró las estrategias didácticas que según Tobón [7], son las más importantes en la formación basada en competencias, y fueron consideradas en las variables a operacionalizar: • Estrategias de sensibilización: fomentan en el educando el desarrollo de las competencias que permitan la adquisición de valores, así como la motivación a la realización de una determinada tarea. Entre ellas se destacan: relatos de vida, visualización, y contextualización de la realidad. • Estrategias para favorecer la atención: estimulan y canalizan la atención y concentración de los estudiantes, atendiendo a los objetivos propuestos, a través de: preguntas intercaladas, e ilustraciones. • Estrategias para favorecer la adquisición de la información: permiten desarrollar la memoria a largo plazo para la adquisición de los saberes, como los objetivos, organizadores previos, mapas mentales, y cartografía conceptual. • Estrategias para favorecer la personalización de la información: permitirán al estudiante tomar conciencia de su formación, así como de las competencias que necesita alcanzar, a través de: articulación al proyecto ético de vida, y facilitación de la iniciativa y la crítica. • Estrategias para favorecer la recuperación de información: se pretende rescatar la información y/o conocimientos adquiridos durante el proceso educativo, mediante la incorporación no solo de lo cognitivo, sino también de lo afectivo y motivacional. • Estrategias para favorecer la cooperación: para estimular la cooperación es necesario aplicar las siguientes estrategias: aprendizaje en equipo, e investigación en equipo. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
• Estrategias para favorecer la transferencia de información: permiten trasladar las competencias alcanzadas a situaciones de la vida cotidiana, a fin de generalizar el aprendizaje. Esto se logra mediante: pasantías formativas, y práctica empresarial o social. • Estrategias para favorecer la actuación: contribuyen al análisis y a la resolución de problemas, a la simulación de actividades profesionales y al estudio de casos. Para ello, es necesario: la simulación de actividades profesionales, estudio de casos, y aprendizaje basado en problemas. • Estrategias para favorecer la valoración: conjunto de acciones que conlleven a la realimentación en base a las dificultadas observadas y logros alcanzados durante el proceso de didáctico. Esto se lleva a cabo a través de tres procesos interdependientes: autovaloración, covaloración, y heterovaloración. En función de las estrategias propuestas por Tobón [7] se diseñó un instrumento tipo cuestionario constituido por 23 preguntas cerradas con una escala de estimación tipo Lickert, utilizando como alternativas de respuesta, las siguientes: Siempre (S), Algunas Veces (AV), y Nunca (N). El cual sirvió de referencia para la revisión de las propuestas didácticas de los docentes seleccionados. Éste fue sometido a la validez de contenido a través del juicio de 48
expertos, quienes precisaron la existencia de isomorfismo entre los ítems del instrumento, el sistema de variables y los objetivos de la investigación. De los indicadores producto de la operacionalización de la variable, se desprenden las siguientes interrogantes: 1. Utiliza la descripción de situaciones reales. 2. Emplea casos de experiencias de vida que conduzcan a fomentar en el participante valores y actitudes. 3. Promueve actividades para inducir a imaginar el logro de metas personales, sociales y laborales. 4. Contextualiza situaciones relacionadas a los requerimientos laborales y demandas sociales. 5. Plantea preguntas en determinados momentos de una exposición. 6. Utiliza estrategias para favorecer la atención, tales como fotografías, esquemas, gráficas, o imágenes. 7. Promueve la activación de los aprendizajes previos. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
8. Construye enlaces entre los saberes que ya poseen y los nuevos conocimientos. 9. Anticipa las actividades por llevar a cabo y los procedimientos de valoración. 10. Emplea información de tipo introductoria, con el fin de ofrecerles un contexto general e incluyente de los nuevos aprendizajes. 11. Utiliza la cartografía conceptual, para facilitar la adquisición de la información y la estructuración de conceptos científicos. 12. Propone orientaciones para relacionar la competencia por aprender con necesidades y metas personales. 13. Facilita recursos pedagógicos para que tomen la iniciativa en la formación de la competencia. 14. Concreta situaciones para el aporte de ideas propias para entender un determinado asunto o problema, sin considerar si son viables, buenos o pertinentes. 15. Utiliza la interacción grupal y actividades investigativas. 16. Utiliza como estrategia para favorecer la transferencia de la información visitas a empresas, organizaciones no gubernamentales, o espacios comunitarios. 17. Plantea situaciones para la aplicación de los conocimientos a situaciones reales y variadas, utilizando para ello la práctica empresarial o social. 18. Plantea actividades similares a las que se llevarán a cabo en el entorno profesional. 19. Formula situaciones problemáticas reales o hipotética, con el fin de determinar sus causas y efectos para plantear posibles soluciones. 20. Emplea el aprendizaje basado en problemas como estrategia didáctica para el análisis y solución de problemas reales. 21. Favorece la autovaloración de los saberes. 22. Utiliza la covaloración. 23. Emplea la heterovaloración El cuestionario fue producto de la operaciónalización de la variable en estudio, expresada de la siguiente manera:
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS BASADAS EN EL ENFOQUE POR COMPETENCIAS EMPLEADAS POR LOS DOCENTES EN LA ENSEÑANZA DE INGENIERÍA CIVIL Tabla 1. Operaciónalización de la variable en estudio Variable
Estrategias Didácticas Basadas en el Enfoque por Competencias
Dimensiones De sensibilización
Indicadores Relatos de experiencias de vida. Visualización. Contextualización de la realidad.
Ítem 1-2 3 4
Para favorecer la atención
Preguntas intercaladas. Ilustraciones
Para favorecer la adquisición de la información.
Objetivos. Organizadores previos. Mapas mentales. Cartografía conceptual
7-8-9 10 11 11
Estrategias para favorecer la personalización de la información
Articulación al proyecto ético de vida. Facilitación de la Iniciativa y la crítica.
Estrategias para favorecer la recuperación de la información
Redes semánticas. Lluvia de ideas.
Estrategias para favorecer la cooperación
Aprendizaje en equipo. Investigación en equipo.
Estrategias para favorecer la transferencia de la información
Pasantías formativas. Práctica empresarial o social.
Estrategias para favorecer la actuación.
Simulación de actividades profesionales. Estudio de casos. Aprendizaje basado en problemas.
Estrategias para favorecer la valoración.
Autovaloración. Covaloración. Heterovaloración.
4. RESULTADOS En la Tabla 1 se muestran los resultados obtenidos en relación al uso de estrategias de sensibilización orientados a la construcción, desarrollo y afianzamiento de valores, actitudes y normas, como resultado en un 40% que siempre las utilizan, un 46.67% algunas veces, mientras que un 13.33% nunca. Tabla 1: Dimensión: Estrategias de sensibilización
Ítem 1 2 3 4 Total
Siempre Frecuencia % 24 53.33 19 42.22 23 22.22 20 44.44 18 40.00
Algunas Veces Frecuencia % 21 46.67 25 55.56 17 51.11 18 40.00 21 46.67
Nunca Frecuencia 0 1 5 7 6
% 0 2.22 26.67 15.56 13.33
Es importante destacar, que del porcentaje ubicado en la categoría siempre, sólo un 22.22% de los docentes reflejan en sus planificaciones orientaciones al educando para que visualice el logro de metas sociales, lo que demuestra deficiencias con lo expresado en este postulado que Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
garantice el uso adecuado de estrategias para la sensibilización ante el aprendizaje de situaciones reales, además permitan orientar a los estudiantes hacia una adecuada disposición al desarrollo de competencias y a la formación de un estado motivacional apropiado a las tareas que les son inherentes. En la dimensión estrategias para favorecer la atención que permitan en los estudiantes canalizar su concentración según los objetivos pedagógicos, se evidenció que un 40% de los docentes siempre las utilizan, un 31.11% algunas veces, mientras que un 28.89% nunca se evidenció el planteamiento de dichas estrategias en las planificaciones revisadas. En cuanto al porcentaje ubicado en la categoría siempre, se pone de manifiesto que a pesar de ser un 40%, no representa una cifra significativa demostrando deficiencias en la práctica para diseñar actividades que promuevan comunicar las ideas de tipo concretas o de un considerable nivel de abstracción, conceptos de tipo visual o espacial y también para ilustrar procedimientos, lo que de acuerdo a la teoría podría desfavorecer el interés del estudiante hacia la atención, concentración y comprensión de un tema o situación que conlleve al desarrollo de las competencias requeridas en el proceso de enseñanza-aprendizaje (ver Tabla 2). Tabla 2: Dimensión: Estrategias para favorecer la atención
Ítem 5 6 Total
Siempre Frecuencia % 20 44.44 14 31.11 18 40.00
Algunas Veces Frecuencia % 20 44.44 9 20.00 14 31.11
Nunca Frecuencia % 5 11.11 22 48.89 13 28.89
En la Tabla 3 se evidencia en referencia a la dimensión estrategias para favorecer la adquisición de la información, el 44.44% siempre las implementan en las planificaciones, un 42.22% se ubicó en la categoría algunas veces, mientras que un 13.33% nunca utilizan estas estrategias. Sin embargo, de los resultados en la categoría siempre, sólo un 11.11% de ellos utilizan la cartografía conceptual como estrategia didáctica para facilitar la estructuración de conceptos científicos, lo que pudiese desfavorecer en los estudiantes la adquisición de la nueva información, así como la comprensión de conexiones entre los temas. Tabla 3: Dimensión: Estrategias para favorecer la adquisición de la información
Ítem 7 8 9 10 11 Total
Siempre Frecuencia % 20 44.44 24 53.33 23 51.11 25 55.55 5 11.11 20 44.44
Algunas Veces Frecuencia % 23 51.11 19 42.22 21 46.66 19 42.22 15 33.33 19 42.22
Nunca Frecuencia 2 2 1 1 25 6
% 4.44 4.44 2.22 2.22 55.55 13.33
En relación al uso de estrategias que favorezcan la personalización de la información el 42.22% siempre las utilizan, un 53.33% algunas veces, mientras que un 4.44% nunca las utiliza. En cuanto al porcentaje ubicado en la categoría siempre, se evidencia que un 37.78% de los docentes proponen actividades para orientar a sus estudiantes para que relacionen las competencias por aprender con sus necesidades y metas personales, sin embargo es un bajo porcentaje, lo que pone de manifiesto que son requeridas acciones de actualización en el área de estrategias basadas en competencia más contundentes (ver Tabla 4) Tabla 4: Dimensión: Estrategias para favorecer la personalización de la información
Ítem 12 13 Total
Siempre Frecuencia % 17 37.78 20 51.11 19 42.22
Algunas Veces Frecuencia % 25 55.56 23 53.53 24 53.53
Nunca Frecuencia % 3 6.67 2 4.44 2 4.44
En la Tabla 5 se reflejan los resultados recabados para la dimensión estrategias para favorecer la recuperación de la información en los estudiantes, se evidenció que un 46.67% de los docentes siempre lo proponen en sus planificaciones didácticas, un 48.89% algunas veces, mientras que un 4.44% nunca utilizan dichas estrategias. Tabla 5: Dimensión: Estrategias para favorecer la recuperación de la información
52 Ítem 14 Total
Siempre Frecuencia % 21 46.67 21 46.67
Algunas Veces Frecuencia % 22 48.89 22 48.89
Nunca Frecuencia % 2 4.44 2 4.44
se evidencia en relación a la dimensión estrategias para favorecer la
cooperación, sólo el 40.00% de siempre las plantean, un 5.56% algunas veces, mientras que un 4.44% nunca hacen uso de ellas. En este sentido, se desprende que un porcentaje significativo no emplea estrategias que favorezcan la cooperación entre los estudiantes durante el proceso de enseñanza-aprendizaje. Tabla 6: Dimensión: Estrategias para favorecer la cooperación
Ítem 15 Total
Siempre Frecuencia % 18 40 18 40
Algunas Veces Frecuencia % 25 55.56 25 55.56
La sumatoria de los resultados emitidos en relación al uso de estrategias para favorecer la transferencia de la información, dio como resultado que un 8,89% siempre las utiliza, un 15.56% algunas veces, mientras que un 75.56% nunca. A tal efecto, los docentes pertenecientes a la muestra objeto de estudio requieren un reforzamiento en el plan de Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
capacitación que promueva el empleo de estrategias que favorezcan la transferencia de la información, ya que del porcentaje ubicado en la categoría siempre sólo un 4.44% de ellos plantea visitas a organizaciones no gubernamentales, entidades oficiales, empresas, espacios comunitarios (ver Tabla 7). Sin embargo, para futuras investigaciones es recomendable indagar si existen otras causas por las cuales no se pueden efectuar las visitas mencionadas, ya que podría estar incidiendo otro tipo de variables como la falta de recursos, o medios de transporte. Tabla 7: Dimensión: Estrategias para favorecer la transferencia de la información
Ítem 16 17 Total
Siempre Frecuencia % 2 4.44 10 22.22 4 8.89
Algunas Veces Frecuencia % 6 13.13 18 40.00 7 15.56
Nunca Frecuencia % 37 82.22 17 37.78 34 75.56
En la Tabla 8 se presenta los resultados obtenidos de las respuestas en referencia a la dimensión estrategias para favorecer la actuación, el 35.56% siempre las implementan, un 53.33% algunas veces, mientras que un 11.11% nunca utilizan estas estrategias. Observándose una marcada deficiencia en la aplicación de estrategias que favorezcan la actuación en los estudiantes durante el proceso de aprendizaje, lo que podría desfavorecer la formación de técnicas de resolución de problemas sociales, reflexionar sobre la toma de decisiones, aprender a detectar problemas y afrontarlos, motivación hacia el aprendizaje significativo y a su vez, la construcción de habilidades de relación, planeación, búsqueda de información y previsión del futuro. Tabla 8: Dimensión: Estrategias para favorecer la actuación
Ítem 18 19 20 Total
Siempre Frecuencia % 11 24.44 20 44.44 18 40.00 16 35.56
Algunas Veces Frecuencia % 24 53.33 24 53.33 23 51.11 24 53.33
Nunca Frecuencia 10 1 4 5
% 22.22 2.22 8.89 11.11
En la dimensión estrategias para favorecer la valoración, se muestra que un 24.44% siempre las utiliza, un 44.44% algunas veces, mientras que un 31.11% nunca utiliza dichas estrategias (ver Tabla 9). En cuanto al porcentaje ubicado en la categoría siempre se evidencia que un 17.78% de los docentes favorecen la autovaloración de los saberes durante el proceso de enseñanza-aprendizaje, un 13.33% utiliza la covaloración con el propósito de que los estudiantes valoren entre sí sus competencias y un 40.00 % emplea la heterovaloración como estrategia didáctica. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) 41-55, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS BASADAS EN EL ENFOQUE POR COMPETENCIAS EMPLEADAS POR LOS DOCENTES EN LA ENSEÑANZA DE INGENIERÍA CIVIL Tabla 9: Dimensión: Estrategias para favorecer la valoración
Ítem 21 22 23 Total
Siempre Frecuencia % 8 17.78 6 13.33 18 40.00 11 24.44
Algunas Veces Frecuencia % 17 37.78 24 53.33 18 40.00 20 44.44
Nunca Frecuencia 10 15 19 14
% 22.22 33.33 42.22 31.11
5. CONCLUSIONES En los resultados de este estudio pone de manifiesto que los docentes a pesar de haber recibido orientaciones para el rediseño de los programas de las asignaturas que gestionan bajo EBC, y por ende desarrollar las respectivas planificaciones, presentan deficiencias en el uso de estrategias didácticas basadas en el enfoque que garanticen el cumplimiento de las políticas académicas planteadas por la institución, por lo que es requerido desde las dependencias de CCC y Dirección de Formación de Personal Académico (DFPA) reforzar el proceso de capacitación y actualización de los profesores en esta materia. Toda vez que se despliegue un plan de acción formativa, puede volverse a aplicar el instrumento para detectar el avance producido, y posteriormente dirigirse al aula para observar el nivel de aplicación de las estrategias diseñadas por parte del docente. 54
El EPC se plantea como una alternativa para el diseño curricular universitario, con su implementación se ha buscado modificar los puntos de vista tradicionales sobre la forma de aprender y de enseñar, pues el aspecto central no es la acumulación de conocimientos, sino el desarrollo de las posibilidades que poseen los individuos, porque desde esta visión las competencias se forman partiendo de las experiencias de las personas, producto de su realidad e interacción con los que le rodean, así como de la integración del conocimiento en los saberes conceptuales, procedimentales y actitudinales, permitiendo el desarrollo de un ser humano integral en el desempeño académico, personal y profesional. 5. REFERENCIAS [1] [2]
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RECONOCIMIENTO El presente artículo forma parte de los productos generados del proyecto de investigación “Diseño de estrategias basadas en competencias para el abordaje de la comprensión lectora desarrolladas a través de un entorno virtual de aprendizaje” registrado en el CDCHT de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado de Barquisimeto, Venezuela.
Reseña de libro. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp. 57-62, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
RESEÑA DEL LIBRO: T. K. DATTA, SEISMIC ANALYSIS OF STRUCTURES, JOHN WILEY AND SONS (ASIA): SINGAPORE, 2010. ISBN: 9780470824610
Vielma, J. C.*
En la presente revisión del libro del Profesor Tushar Kanti Datta, del Instituto Indio de Tecnología, Delhi, se recogen las apreciaciones más relevantes, de cara a proporcionar guías para aquellos interesados en el tema de la dinámica de estructuras, tanto a nivel de pregrado como de postgrado. A pesar de que el libro ha sido publicado en 2010, la temática tratada resulta de particular interés, debido a la propuesta de incorporación de la asignatura Análisis Sísmico al pensum de Ingeniería Civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA) Barquisimeto, Venezuela. La obra se presenta organizada en nueve capítulos, de los cuales los seis primeros corresponden al contenido clásico de un libro básico de dinámica estructural, mientras que los tres últimos podrían considerarse apartados enfocados a temas más especializados y de reciente desarrollo. Los capítulos van acompañados de ejemplos de aplicación de los contenidos teóricos expuestos, con un grupo de ejercicios propuestos al final de cada uno. Cabe indicar que una de las principales novedades que presenta este libro es que exhibe una serie de recomendaciones para desarrollar rutinas en MATLAB® que permitan al estudiante desarrollar los ejercicios complejos de forma sistemática (Capítulos 3, 4 y 5). En el primer capítulo el autor aborda la definición del fenómeno de los terremotos, mediante una descripción directa y sintetizada de la Teoría de Tectónica de Placas y su responsabilidad en el origen de los mismos. Seguidamente define ondas sísmicas, de manera descriptiva, sin profundizar en la Teoría de Ondas que se puede encontrar en otros textos similares.
* Docente investigador de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado, Venezuela. Coordinador aula UCLA-CIMNE (Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería). Doctor per la Universitat Politécnica de Catalunya (España) Correo: jcvielma@ucla.edu.ve
De manera práctica, pasa a definir los parámetros de medición de los terremotos, a través de las diferentes magnitudes que se han definido a lo largo de la historia reciente de esta ciencia, incluida la medida a través de la intensidad. Para consolidar estos conceptos, el autor se sirve de la descripción del proceso de medición a través del sismógrafo de Wood-Anderson. El capítulo culmina con tres apartados dedicados al efecto de sitio, el análisis de peligrosidad y el estudio de microzonificación, presentados de forma simplificada, lo que pudiese producir una falsa percepción de trivialidad en el lector, sin embargo el autor es consecuente con el enfoque del libro: abordar el análisis sísmico de las estructuras, restando protagonismo a detalles de la respuesta dinámica de suelos. Actualmente los avances de las capacidades de procesamiento y almacenamiento de información de las computadoras, han permitido realizar estudios cada vez más complejos. En el caso particular de la ingeniería sísmica, se ha reflejado en la posibilidad de efectuar análisis de historia en el tiempo utilizando registros de terremotos. El segundo capítulo va dedicado precisamente a la definición de los terremotos como excitación dinámica. Comienza definiendo los registros de historia en el tiempo, desgranando sus características y resaltado los aspectos asociados con el contenido frecuencial de un 58
sismo. La caracterización mediante dicho contenido frecuencial, es conducida a través del ya conocido espectro de densidad de potencia y del espectro de amplitudes de Fourier, cuyas formulaciones matemáticas son desarrolladas en el texto. Seguidamente se muestra el tercer tipo de espectro, ya en el dominio del tiempo: el espectro de respuesta. De este, se realiza una descripción sucinta, pasando a la determinación de los espectros de diseño, que son utilizados en las normativas de diseño sismorresistente. Un aspecto reciente introducido, al tratar sobre los terremotos de diseño y su selección para el análisis. De igual manera, el autor brinda la alternativa de utilizar acelerogramas sintéticos, indicando su proceso de generación, lo que incluye los acelerogramas compatibles con el espectro de diseño. Hacia el final del capítulo se introduce un apartado novedoso que trata sobre la predicción de los parámetros de la excitación sísmica; cabe indicar que éste apartado estaría más enfocado a temas especializados aplicables a investigación. El análisis de respuesta frente a excitaciones sísmicas se refleja en el capítulo tres. La respuesta de las estructura se estudia comenzando con el sistema de un grado de libertad, planteando su equilibrio dinámico, pero sin dedicarle demasiado espacio, como suele ocurrir en otros textos similares. Lo novedoso de este libro es que prácticamente de inmediato se asume el objetivo principal que es el análisis de estructuras usuales, esto es, se desarrollan los Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp. 57-62, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
Vielma, J. C.
procedimientos que permiten obtener la respuesta de sistemas de múltiples grados de libertad, tanto planos como tridimensionales. De manera consecuente con el enfoque aplicado en el capítulo anterior, el autor se lanza directamente a formular la solución de la respuesta de sistemas estructurales frente a excitación en la base, realizando un recorrido lógico desde el ya citado sistema de un grado de libertad, hasta los sistemas más complejos, aplicando cuatro métodos de resolución: el método de la integral de Duhamel, el método beta de Newmark, el método de espacio de estado y el método de transformada de Fourier. Al final del capítulo se presenta un tema destinado al análisis modal, que aparece quizá desconectado del último apartado, puesto que su naturaleza lo vincula más a los primeros contenidos del capítulo, pero que sin embargo es fundamental para poder afrontar los de los capítulos siguientes. En este capítulo se comienza a hacer uso de MATLAB® como herramienta de apoyo, sobre todo en los procedimientos que se resuelven mediante integración numérica. En el cuarto capítulo se trata el tema del análisis espectral en el dominio de la frecuencia. En este, se estudia la respuesta de sistemas elásticos sometidos a excitaciones aleatorias o estocásticas, aplicando técnicas con base en el dominio de la frecuencia. Lo expuesto en este capítulo es de especial interés, ya que no es usual su abordaje en otros libros de dinámica de estructuras. El autor realiza una definición pormenorizada de las herramientas necesarias para procesar excitaciones aleatorias, donde el apartado central es la matriz de la función espectral de densidad de potencia. El capítulo contiene una propuesta para desarrollar un programa en MATLAB® para el análisis espectral de estructuras bajo excitación múltiple de sus apoyos. Uno de los temas que podría considerarse de mayor interés práctico se encuentra en el capítulo cinco, ya que se desarrollan procedimientos que son de aplicación directa al análisis estructural convencional. El autor realiza una cuidadosa exposición de las bases en las que se fundamenta la determinación de las fuerzas sísmicas equivalentes a partir de la aceleración de la base, y como los diferentes resultados se combinan para producir el valor máximo probable. Este desarrollo conduce a la definición del espectro de respuesta como sumario de las respuestas máximas de sistemas de un grado de libertad frente a un acelerograma específico y que da a su vez permite definir el espectro de diseño, que se utiliza tanto para obtener las fuerzas equivalentes por análisis modal o por el simple método del coeficiente sísmico. Finaliza el capítulo con un resumen de los espectros elásticos e inelásticos de diseño tipificados en algunas de las normas internacionales más relevantes: a) norma internacional de Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp. 57-62, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
construcción (IBC-2000), b) norma nacional de construcción de Canadá (NBCC-1995), c) norma europea (Eurocode 8-2005), d) la norma de Nueva Zelanda (NZ 4203:1992), y la norma de la India (IS 1893-2002). En el sexto capítulo se estudia la respuesta inelástica de las estructuras. El tema es abordado de forma progresiva, comenzando con los sistemas de un grado de libertad con diferentes tipos de leyes de comportamiento histerético, que permiten entender conceptos que luego son ampliados a sistemas planos de múltiples grados de libertad y sistemas tridimensionales de múltiples grados de libertad. Los procedimientos de aplicación son ilustrados con ejemplos prácticos, con el objetivo de guiar al lector por el procedimiento de análisis no lineal de edificios aporticados, una de las tipologías estructurales que reciben especial atención dentro de la ingeniería sísmica. El análisis no lineal tiene una expresión muy popular en el conocido método de análisis con empuje incremental (Pushover analysis) que es expuesto en este libro de forma simplificada y directa e ilustrado mediante un ejemplo. A raíz de los resultados obtenidos el autor ve la necesidad de introducir un concepto fundamental dentro de la ingeniería sísmica, que es aplicado para evaluar la respuesta de las estructuras: la ductilidad. Finalmente, este concepto 60
es aplicado a la obtención del espectro inelástico de diseño, en formato tri-partito. En el capítulo siete comienzan a tratarse temas avanzados, comenzando con la interacción suelo-estructura. Este capítulo, a pesar de ser uno de los más extensos, intenta cubrir un tópico que ha generado diversas investigaciones durante las dos décadas pasadas. El autor comienza exponiendo la propagación de ondas sísmicas dentro del suelo, con la finalidad de comprender cómo se alteran las propiedades dinámicas del mismo cuando no son muy firmes. El suelo es modelado como un sistema de múltiples grados de libertad, para pasar luego al modelado en dos y tres dimensiones aplicando técnicas de elementos finitos. La resolución se centra entonces en dos tipos de problemas de interacción suelo y estructura: donde esta última se encuentra apoyada sobre el suelo, y donde la estructura se encuentra embebida en el suelo. En el primer tipo de problemas se recurre a la determinación de las características modales del suelo con la finalidad de obtener el amortiguamiento modal equivalente, como aspecto más interesante entre los expuestos por el autor. Finalmente, los últimos apartados del capítulo son dedicados al análisis de estructuras embebidas en el suelo, teniendo como aplicaciones directas el estudio de la interacción en túneles y tuberías enterradas, de especial interés para ingenieros que diseñan la protección sísmica de este tipo de estructuras tan particulares. Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp. 57-62, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
El análisis de confiabilidad estructural se desarrolla en el capítulo ocho. Este tampoco es un tópico muy usual en los libros reconocidos sobre dinámica estructural. Se fundamenta en la tendencia actual que presentan los enfoques de diseño sismorresistente: el estudio de la respuesta mediante estados límite. El autor profundiza en el terreno de las incertidumbres que pueden conducir al fallo de una estructura durante un evento sísmico, para lo que es necesario utilizar herramientas diferentes a las usadas hasta este punto: la probabilística. De acuerdo con esto último, el autor define los métodos probabilistas que permiten, de forma general, determinar la probabilidad del fallo estructural: el Método de Primer Orden y Segundo Momento, el Método de Hasofer-Lindt, el Método de Confiabilidad de Segundo Orden y el Método de Confiabilidad con base en simulaciones. Seguidamente pasa a describir el análisis de confiabilidad sísmica. Una de las fuentes principales de incertidumbre que el autor aborda es la referente a los movimientos sísmicos utilizados en dicho análisis. Así, trata el tema en cuanto a la señal sísmica en sí, y en cuanto a la alteración de la misma por el efecto de sitio. Finalmente, muestra métodos analíticos de la confiabilidad sísmica, dentro de los cuales destaca el de confiabilidad sísmica usando matrices de probabilidad de daño, que a pesar de su popularidad, no recibe la atención y desarrollo que merece. Finalmente, en el capítulo nueve se expone el control sísmico de las estructuras. A pesar de ser un tópico que por su extensión amerita, y de hecho ha sido desarrollado por notables autores, para el desarrollo de una obra exclusivamente dedicada al tema, el autor procura introducir al lector, al menos de una forma general, en este mundo relativamente nuevo: el control de las estructuras pasivo y activo. Dentro de los métodos de control pasivo, se describe los sistemas de aislamiento de base más conocidos, presentando un ejemplo de diseño de aislador de base para luego mostrar la aplicación al diseño de la estructura aislada. Pasa luego al otro tipo de control pasivo: el de los disipadores de energía a través de los amortiguadores visco-elásticos. El control activo, desarrollado más recientemente, es introducido de forma directa, mostrando sus aspectos esenciales, dentro de los cuales destaca el algoritmo de control y su desarrollo. Cierra este capítulo un apartado dedicado a los sistemas semi-activos de control. Una vez analizado el contenido del libro, puede concluirse que el mismo presenta interesantes innovaciones que permiten complementar, sin llegar a sustituir, la bibliografía básica utilizada en un curso de dinámica estructural para estudiantes de pregrado en el área de ingeniería civil, logrando inclusive aportar temas de interés a estudiantes de postgrado, que deseen incorporar Revista Gaceta Técnica. Volumen 13 (1) pp. 57-62, enero – junio, 2015. ISSN 1856-9560 (Impreso) ISSN: 2477-9539 (Internet) Depósito Legal pp 1999907LA22 ppi201602LA4730
procedimientos específicos de análisis dentro de sus proyectos de investigación. T. K. DATTA, SEISMIC ANALYSIS OF STRUCTURES, JOHN WILEY AND SONS (ASIA): SINGAPORE, 2010. ISBN: 9780470824610
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 Título del artículo: ___________________________________________________________________ Nombre de la persona que evalúa: _______________________________________________________
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El objetivo u objetivos se encuentran contenidos en el título y resumen del texto 2. Se describen con claridad el objetivo u objetivos que se persiguen con el texto 3. Relación del título con el contenido y las conclusiones 4. Las ideas tratadas en el contexto teórico guardan relación entre sí 5. Hay una suficiente fundamentación teórica de las ideas y de los argumentos que se discuten 6. Se presentan divagaciones en el contexto del artículo 7. Los procedimientos utilizados son coherentes con el tipo de investigación 8. La lectura es clara y fluida 9. Relevancia científica y tecnológica del contenido 10. En la discusión de resultados y conclusiones se brinda un aporte crítico y significativo 11. Las fuentes bibliográficas son actualizadas 12. Las figuras y tablas son elementos explicativos necesarios para el contexto del artículo (en caso de presentarse) 13. Las figuras y tablas se aprecian con claridad y son de calidad para la publicación Aspectos relacionados a los criterios de publicación 1. El título del artículo aparece centrado en fuente Times New Roman en 18
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