Tello, Omart Ing. Evaluacion y reforzamiento de estructuras. UNFV.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

EVALUACION Y REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS

Ing. Ing. Omart Omart Tell Telloo Mal Malpar parti tida da

Introducción Reparar.El proceso de reemplazar o corregir los elementos dañados de una estructura.

Reforzar.Es el proceso de incrementar la capacidad de resistencia a mayores cargas en toda la estructura o parte de ella.

Evaluación y Reforzamiento Estructural

Ing. Omart Tello Malpartida

Evaluación Estructural

La evaluación consiste en el correcto diagnóstico de las causas de falla en la estructura y del estado en que se encuentra.



Evaluación Estructural Levantamiento de datos Inspección minuciosa de campo y estudio de los daños estructurales y no estructurales ocurridos y su representación a escala apropiada. 



Evaluación Estructural Evaluación de Daño 

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Investigar si la naturaleza de las cargas dan algún indicio de sobrecargas mayores a las diseño. Diagnostico aproximado sobre el estado de la obra. Examinar los planos del proyecto y evaluar la magnitud de los esfuerzos.

Tomar muestras mediante perforaciones diamantinas y su examen en un laboratorio con la finalidad de conocer su resistencia, estructura y la concentracion de los productos perjudiciales que se encuentran en ellas.



Evaluación Estructural Evaluación de Daño (Ensayos)

Diamantina

Esclerometria



Causas de Fallas mas Comunes

PISO BLANDO El área de los elementos verticales resistentes al corte en un nivel, difiere sustancialmente con los siguientes niveles.



Causas de Fallas mas Comunes DISCONTINUIDAD EN LOS ELEMENTOS RESISTENTES

Antes


Después Ing. Omart Tello Malpartida

Causas de Fallas mas Comunes IRREGULARIDAD TORSIONAL Cuando el centro de rigideces y el de masas no coinciden, generando un momento torsor, que provoca grandes desplazamientos en el extremo flexible del edificio. .



Causas de Fallas mas Comunes Irregularidad Torsional



Causas de Fallas mas Comunes Esquinas Entrantes y Longitud de la edificación



Causas de Fallas mas Comunes

FALLAS POR IMPACTO Consiste en el golpeo de dos o más edificaciones adyacentes que vibran de manera diferente, y entre las cuales no se ha dejado separación suficiente. Depende de la flexibilidad de la edificación.



Causas de Fallas mas Comunes COLUMNA CORTA Los muros no estructurales no son separados de la estructura principal produciéndose concentraciones de esfuerzos en los extremos.



Causas de Fallas mas Comunes FALLAS EN ENCUENTROS VIGAS - COLUMNAS En las conexiones de elementos se presentan con frecuencia concentraciones elevadas y condiciones complejas de esfuerzos, los cuales muchas veces no son considerados.



Nudo exterior de pórtico, 1er piso; las fisuras son de flexión, producto de una inversión de momentos por efectos sísmicos.

Columna interior, 2do piso; la foto muestra una grieta típica de falla por cortante de la columna debido a una colisión con el muro bajo de la derecha (“columna corta”)



Nudo exterior 1º piso; las fisuras horizontales en la esquina señalan un sobre-esfuerzo de la armadura debido a la flexo-compresión bi-axial a la que esta sometida esta columna.



columna típica en el 2do piso; la grapa metálica sujeta el muro alfeizar apoyándose en la columna pero invadiendo la junta sísmica, sísmica, la cual queda anulada. en el tramo final la columna esta afectada por cortante (“columna corta”)



Resumen de daños en la estructura

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1

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2

2

2

3

3

3

3

1

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4

4

2

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2


2

2

2

2


Evaluación Estructural Anal An alis isis is Es Estr truc uctu tura ral l (s (siin re refo forrzar )



Evaluación Estructural Analisis Estructural (con reforzamiento)



Conclusiones de la Evaluación 

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Se deben considerar alternativas de reparación y/o reforzamiento, incluyendo estudio de factibilidad. Lo más importante es recuperar o devolver la capacidad sísmica de la estructura; modificando algunas de sus características (rigidez, resistencia, etc) Si la recuperación no es factible deberemos optar por demoler la estructura y reemplazarla por otra nueva.



Reforzamiento Estructural

El objetivo.

Asegurar que la edificación pueda seguir funcionando, bajo la acción de las cargas de gravedad y efectos sismos que se encuentre sometido.

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Esto se logra mediante el refuerzo de los elementos existentes o incorporando elementos estructurales adicionales para mejorar los niveles de resistencia, flexibilidad y ductilidad.



REFORZAMIENTO CON MUROS DE CORTE



REFORZAMIENTO CON MUROS DE CORTE

Muro estructurales en la periferia.


Muro estructurales en el interior


NUEVOS MUROS DE CORTE 

La capacidad sismorresistente de una estructura puede ser incrementada, añadiendo nuevos muros de corte, para resistir parte o toda la fuerza sismica de la estructura, dejando la estructura original para resistir solamente aquella parte de la acción sismica que se juzgue de confianza. Método de refuerzo: inclusión de muros (interiores o exteriores) Evaluación y Reforzamiento Estructural


MUROS EXISTENTES 

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Incrementar la resistencia al corte .-Esto se obtiene incrementando el espesor del muro , se construye mediante ganchos de 90º, adheridos con resina epoxica. Incrementar la resistencia al corte y la flexion.- Esto se logra incrementando el espesor del muro por una o dos caras y añadiendo elementos de confinamiento en los extremos del muro.

Adición de muros Evaluación y Reforzamiento Estructural


REFORZAMIENTO CON ADICION DE ARRIOSTRAMIENTOS



Método de refuerzo: Diagonales o arriostres.



REFORZAMIENTO CON ADICION DE CONTRAFUERTES



Método de refuerzo: Elementos en contrafuerte, utilizados en el Hospital de Cardiología del Instituto Mexicano del Seguro Social-México



REFORZAMIENTO CON ADICION DE PORTICOS



Método de refuerzo: Pórticos perímetrales, utilizados en el Hospital México de la Caja Costarricense del Seguro Social, Costa Rica



REFORZAMIENTO : REHABILITACION COMPLETA

Metodos de reforzamiento estructural



REFORZAMIENTO : REHABILITACION Metodos de Reforzamiento Estructural COMPLETA REFORZAMIENTO DE COLUMNAS

El proposito de este reforzamiento es mejorar la resistencia sismica de una edificacion aumentando la capacidad sismoresistente de sus columnas 

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Aumenta capacidad resistente Incrementa ductilidad



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Aumentando la seccion de la columna añadiendo refuerzo longuitudinal y transversal, este tipo de reforzamiento se realiza con concretos de f’c>210 kg/cm2.



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Refuerzo metalico, adosando perfiles metalicos , arriostrados mediante conectores

Método de refuerzo: Encamisado metálico de elementos estructurales Evaluación y Reforzamiento Estructural


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Confinamiento de columnas mediante mantas de fibra de carbono, adheridos mediante resina epoxica

Método de refuerzo: Tejidos de Fibra de Carbono Evaluación y Reforzamiento Estructural


REFORZAMIENTO DE VIGAS

El proposito es reforzar elementos a flexion, frente a momento flector y esfuerzo cortante por flexión. 

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Aumenta capacidad resistente a flexion y corte Incrementa ductilidad



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Aumentando la sección de la viga añadiendo refuerzo longuitudinal y transversal, este tipo de reforzamiento se realiza con concretos de f’c>210 kg/cm2.

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El espesor de la envoltura no debera ser menor de 4 cm. Para aplicaciones de concreto a presion (shotcrete) y no menor de 8cm. Para concreto vaciado normalmente.



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Refuerzo metalico, chapas adheridas con resina epoxica

Refuerzo de vigas a flexión

Refuerzo de vigas a cortante



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Laminas de fibra de carbono, adheridas con resina epoxica, la aplicación esta restringida a cargas de gravedad y que el concreto se encuente en buenas condiciones.



Prueba de adherencia Ensayo de adherencia de la fibra de carbono a viga de hormigón, según norma ACI 530-R







Ventajas de Fibra de carbono Viga Simplemente apoyada; aumento de carga viva 35 %



REFORZAMIENTO: CABLES DE POST TENSADO 

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Tecnicas de post tensado Es una tecnica especial que implica el cambio del sistema estructural.

Esta consiste en introducir cargas exteriores en el elemento en flexión, que opuestas a las cargas permanentes o sobrecargas , permiten aliviar su situación frente a momento flector o esfuerzo cortante.



INYECCION EPOXICA



1

3

S i k a d u r 5 2

4

METODO POR INYECCION O PRESION

1

5

2 3 2

5

6

4

METODO POR VERTIDO O GRAVITACIONAL



PROCEDIMIENTO Verificar el espesor de la fisura

PROCEDIMIENTO El proceso de inyección se detiene cuando aparece la resina epóxica por encima de la boquilla por la cual se inyecta.

SALIDA DE AIRE

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APAREC E SIKADUR 52 PO R ENC IMA DE LA BOQUILLA INYEC TADA

D MA NGUERA DE INYEC C ION

D BOQUILLA SELLADA ELEMENTO DE CONC RETO

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DESVENTAJAS 

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No se pueden inyectar fisuras con un ancho mayor a 5mm. Cuando se presentan estos problemas es mejor usar otros métodos como el grapado o la colocación de elementos de refuerzo (planchas de acero o fibras de carbono) en sentido perpendicular al de la fisura. El elemento fisurado debe ser sellado para evitar la corrosión de la armadura.



Método de refuerzo: Disminución de Peso

Disminución de Peso : Quitar Piso Superior



Método de refuerzo: Holguras , Hacer cortes en muros no estructurales, separándolo de la estructura principal



REFORZAMIENTO : AISLAMIENTO DE LA BASE DEL EDIFICIO

Metodos de reforzamiento estructural



Método de refuerzo: Aislamiento Sísmico

Edificio con apoyos fijos


Edificio con el sistema de aislamiento


Método de refuerzo: Aislamiento Sísmico Evaluación y Reforzamiento Estructural


Reforzamiento : Mediante disipadores Método de refuerzo: Disipadores por plastificación de energia

Sistema A DAS: 

(a) Dimensiones

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(b) Conexión típica

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(c) Ubicación en el pórtico.

Reforzamiento : Mediante disipadores de energia

2 3V

(b)

2 3V

(c)

1 3V

1 3V

V


V


Método de refuerzo: Disipadores de energía , utilizados en las oficinas centrales del Instituto Mexicano del Seguro Social-México



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