Proyectos de investigación Básica o Aplicada-PII, 2019-2
Jerry Anderson Huaynacho Mango; Jhoel Salomon Tapara Quispe; Jeancarlos Jonathan Zamata Soncco; Sabino Nicola Tarque Ruiz; Hector Mayol Novoa Andia; Efrain Denys Quispe Choquemamani
Objetivo
Realizar el monitoreo de la salud estructural y estudiar la vulnerabilidad de un sector del hospital regional Honorio Delgado empleando tecnologías de bajo costo para fines de preservación y/o ampliación de su vida útil.
Resumen:
El hospital Honorio Delgado ubicado en la ciudad de Arequipa - Perú, es una edificación esencial que fue construida en los años 1960 con estándares de diseño y construcción de la época. Debido a su antigüedad ha resistido embates de la naturaleza como sismos y terremotos durante muchas décadas. Además, hubo una degradación de los materiales por fenómenos químicos y físicos. Como consecuencia de ello, la edificación hospitalaria ha podido acumular daño que pondría en riesgo su estabilidad y funcionamiento. Actualmente se desconoce el grado de degradación estructural y ubicación del daño estructural, por ende, su condición actual y su comportamiento estructural frente a un nuevo evento telúrico es impredecible. En el presente trabajo de investigación se estudiará un bloque del hospital general de la ciudad de Arequipa donde se instalarán un sistema de sensores electrónicos para monitoreo de respuestas dinámicas de la estructura. Actualmente se cuenta con tecnologías de bajo costo y metodologías en desarrollo para monitorear en el tiempo respuestas de una edificación como la aceleración, velocidades y desplazamientos debido a las excitaciones ambientales y/o forzadas. Estas magnitudes dinámicas, serán registrados mediante un sistema electrónico y posteriormente procesados mediante algoritmos desarrollados en MATLAB. Este registro permitirá obtener el historial de frecuencias predominantes de vibración de la estructura, los mismos que nos darán una radiografía del estado actual y sería posible detectar el daño estructural y su evolución en el tiempo de la condición estructural del bloque de estudio del Hospital General Honorio Delgado. Además, para complementar el monitoreo estructural, se realizarán modelos numéricos de la edificación en OPENSEES en su condición actual y en distintos hitos del monitoreo estructural, los mismos que permitirá determinar el comportamiento estructural y la vulnerabilidad a futuro de la edificación frente eventos sísmicos. Finalmente, los resultados del presente trabajo facilitarán tomar decisiones para el mantenimiento de la edificación, asimismo, permitirán implementar una metodología para monitoreo de salud estructural en edificaciones existentes basado en parámetros dinámicos.
Palabras clave
Monitoreo, salud estructural, SHM, acelerómetros, MEMS, bajo costo, modos de vibración, concreto armado, sistema aporticado, análisis estructural, ingeniería estructural, UNSA, Arequipa
Problema central
El hospital general Honorio Delgado actualmente cuenta con una demanda de pacientes muy alta por ser uno de los hospitales más grandes de la ciudad de Arequipa de uso público. El hospital en mención ofrece servicios a los pobladores que no pueden acceder a servicios privados. El hospital tiene una antigüedad de 60 años y actualmente presta servicios hospitalarios de manera normal y continua. Por ello nace la necesidad de conocer el estado actual de la estructura, dado que en un desastre natural se espera que el hospital Honorio delgado este operativo y pueda salvar muchas vidas humanas y proteja en una condición actual al personal de salud y los pacientes, caso contrario la falta de un hospital será causante de pérdida de vidas humanas, por la falta de instalaciones de gran capacidad hospitalaria. Existe incertidumbre en la seguridad y comportamiento estructural del hospital Honorio Delgado por la antigüedad de esta instalación ya que fue concluida y puesta en funcionamiento en el año de 1960. Debido a la antigüedad de esta construcción se desconoce la condición actual y no se ha evaluado su vulnerabilidad frente a un evento sísmico ya que Arequipa es una región con alta actividad sísmica. Los estándares de diseño y construcción utilizados fueron de la época y hay pocos registros de los planos de construcción. Probablemente no tenga consideraciones de diseños sismorresistentes de sus elementos estructurales y que posiblemente sobrepasaron su vida útil. Dado el escenario y la falta de estudios de la salud estructural de las instalaciones, hace falta implementar un sistema de monitoreo estructural de las instalaciones del hospital Honorio mediante métodos no destructivos u invasivos. Una de ellas es el uso de tecnologías de bajo costo para el monitoreo estructuras mediante el registro de las propiedades dinámicas de la estructura, de los que no existen evidencias en la región.
Hipótesis planteada
Es posible utilizar tecnologías de bajo costo para monitorear la salud estructural de las edificaciones existentes de concreto armado mediante la identificación y registro de parámetros dinámicos generados a partir de vibraciones ambientales.
Resultados esperados
02 artículos publicados en revistas indizadas en Scopus o WoS (que no pertenezcan a la categoría ESCI al ser revistas sin impacto): 01 generado por el IP, co-investigadores e Investigador Invitado de Impacto Internacional y 01 generado por los investigadores de pregrado.
Solo podrán figurar como autores o co-autores de los artículos con fines de titulación, las siguientes personas:
- Uno (01) a tres (03) investigadores de Pregrado
- Un (01) investigador principal
- Un (01) investigador visitante de impacto Nacional o Internacional
- 03 estudiantes o egresados de pregrado de la UNSA titulados con la opción de Tesis formato artículo con publicación en revistas indizadas Base Scopus o Web of Science
- 01 ponencia realizada internacionalmente.
- 01 profesionales Capacitados (pasantías, cursos talleres, etc. con duración mayor a 24HH).
- Un folleto (versión digital) redactado en lenguaje común y corriente (para entregar a Autoridades
Públicas, Medios de Comunicación, Repositorio, algunos Colegios) con fines de divulgación de la(s) Investigación(es) desarrolladas.
Según se indican en las bases, el VRI, se encargará de la Impresión de ejemplares, organizar la presentación y hacer la distribución.
Impactos esperados
Académico:
El trabajo permitirá desarrollar una metodología para evaluar el estado actual de estructuras antiguas de concreto armado en la región y el país. Que se traducirá en una en el uso innovador de tecnología de bajo costo para predecir el tiempo restante de vida útil de una edificación. Esta contribución permitirá que investigadores en el área de la ingeniería estructural puedan seguir explorando eficientes formas de evaluar estructuras existentes.
La formulación de una base de datos abierta de monitoreo estructural será́ un hito en la ingeniería nacional y permitirá́ entender el comportamiento real de edificaciones estratégicas. Esta herramienta brindará además información única que permitirá́ un avance significativo en las técnicas de análisis y diseño estructural aplicables a otros tipos de edificaciones.
Económico:
Permitirá identificar las zonas más críticas y/o vulnerables en una edificación hospitalaria para que luego puedan ser reforzadas y así asegurar su operatividad después de la ocurrencia de un evento sísmico severo. En términos económicos esto será beneficioso ya que podría ampliarse la vida útil de una edificación hospitalaria que se traduce en ahorros para el estado en la construcción de nuevas instalaciones hospitalarias. Asimismo, permitirá, tomar decisiones acertadas en el uso de ambientes para proveer seguridad a los trabajadores de la salud y los pacientes.
Social:
La naturaleza abierta del proyecto propuesto permitirá integrar a la sociedad a la tarea de protección de edificios existentes, considerándose que existen muchas edificaciones antiguas de concreto armado con daño estructural, la sociedad en sus conjunto recurriría a poder solicitar la evaluación de sus edificaciones para evaluar su estado actual de las mismas, y esto sería beneficioso para que los ocupantes tengan información fehaciente para la toma de decisiones en reforzar u intervenir a sus estructuras. También garantiza tener establecimientos hospitalarios monitoreados y seguros que daría una sensación de confort a los ocupantes de instalaciones esenciales.
Tecnológico:
Adquirir e implementar la tecnología para monitoreo permanentemente en el tiempo del estado de Salud estructural del hospital Honorio Delgado y estandarizar para usos en similares edificaciones antiguas de concreto armado.
Beneficio ambiental:
El uso de estas tecnologías innovadoras y de bajo costo en el campo de la ingeniería estructural permitirá alargar la vida útil de nuestras construcciones. Esto se traducirá en un menor impacto ambiental ya que se conoce que las construcciones adicionales implican intervención y afectación de la naturaleza. Además, alargando la vida útil de una construcción se evita la de estructuras, que se sabe que generaría contaminación ambiental.