Evaluacion y reforzamiento de estructuras

EVALUACION Y REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS

Ing. Omart Tello Malpartida

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

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.

Introducción

Evaluación y Reforzamiento Estructural Ing. Omart Tello Malpartida

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 datosInspección minuciosa de campo y estudio de los daños estructurales y no estructurales ocurridos y su representación a escala apropiada.




Investigar si la naturaleza de las cargas dan algún indiciode 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 suexamen en un laboratorio con la finalidad de conocer suresistencia, estructura y la concentracion de los productosperjudiciales que se encuentran en ellas.

Evaluación de Daño


Evaluación EstructuralEvaluación de Daño (Ensayos)

Esclerometria

Diamantina


PISO BLANDOEl 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



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. .



Irregularidad Torsional



Esquinas Entrantes y Longitud de la edificación



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.



COLUMNA CORTA

Los muros no estructurales no son separados de la estructura principal produciéndose concentraciones de esfuerzos en los extremos.



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 cortantede 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-axiala 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, 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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4

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3

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3 3

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3 3


Analisis Estructural (sin reforzar )



Analisis Estructural (con reforzamiento)



Conclusiones de la Evaluación

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.


El objetivo.-

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

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 Estructural


REFORZAMIENTO CON MUROS DE CORTE


REFORZAMIENTO CON MUROS DE CORTE

Muro estructurales en la periferia.

Muro estructurales en el interior


Método de refuerzo:inclusión de muros

(interiores o exteriores)

La capacidadsismorresistente de unaestructura puede ser incrementada, añadiendonuevos muros de corte, para resistir parte o todala fuerza sismica de la estructura, dejando la estructura original pararesistir solamente aquellaparte de la acción sismicaque se juzgue de confianza.

NUEVOS MUROS DE CORTE


Adición de muros

Incrementar la resistencia al corte .-Esto se obtieneincrementando el espesor del muro , se construye medianteganchos de 90º, adheridos con resina epoxica.

MUROS EXISTENTES

Incrementar la resistencia al corte y la flexion.- Esto se logra incrementando el espesordel muro por una o dos caras y añadiendo elementos de confinamiento en los extremosdel muro.


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


Metodos de reforzamiento estructural

REFORZAMIENTO : REHABILITACION COMPLETA


Metodos de Reforzamiento Estructural

El proposito de estereforzamiento es mejorarla resistencia sismica de una edificacionaumentando la capacidadsismoresistente de suscolumnas

Aumenta capacidadresistente

Incrementa ductilidad

REFORZAMIENTO DE COLUMNAS

REFORZAMIENTO : REHABILITACION COMPLETA


Aumentando la seccion de la columnaañadiendorefuerzolonguitudinal y transversal, estetipo de reforzamiento se realiza con concretos de f’c>210 kg/cm2.


Refuerzo metalico, adosando perfilesmetalicos , arriostradosmediante conectores


Método de refuerzo: Encamisado metálico de elementos estructurales


Confinamiento de columnas mediantemantas de fibra de carbono, adheridosmediante resina epoxica

Método de refuerzo: Tejidos de Fibra de

Carbono

El proposito es reforzarelementos a flexion, frente a momento flectory esfuerzo cortante porflexión.

Aumenta capacidadresistente a flexion y corte

Incrementaductilidad

REFORZAMIENTO DE VIGAS


Aumentando la sección de la viga añadiendorefuerzolonguitudinal y transversal, este tipo de reforzamientose realiza con concretos de f’c>210 kg/cm2.

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 vaciadonormalmente.


Refuerzometalico, chapasadheridas con resina epoxica

Refuerzo de vigas a flexión


Refuerzo de vigas a cortante

Laminas de fibra de carbono, adheridas con resina epoxica, la aplicaciónesta restringida a cargasde 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 %


Tecnicas de post tensadoEs una tecnica especial queimplica el cambio del sistema estructural.

Esta consiste en introducircargas exteriores en el elemento en flexión, queopuestas a las cargaspermanentes o sobrecargas, permiten aliviar susituación frente a momentoflector o esfuerzocortante.

REFORZAMIENTO: CABLES DE POST TENSADO


INYECCION EPOXICA


METODO POR VERTIDO O GRAVITACIONAL

1 3 4Sikadur 52

2 5


1

23

5

6

4

METODO POR INYECCION O PRESION

PROCEDIMIENTO

Verificar el espesor de la fisura

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

SALIDA DE AIRESALIDA DE AIRE

ELEMENTO DE CONCRETOELEMENTO DE CONCRETO

MANGUERA DE INYECCIONMANGUERA DE INYECCION

APARECE SIKADUR 52 POR APARECE SIKADUR 52 POR ENCIMA DE LA ENCIMA DE LA BOQUILLA BOQUILLA INYECTADAINYECTADA

DD

DD

BOQUILLA SELLADABOQUILLA SELLADA

DD

DD

PROCEDIMIENTO

DESVENTAJASNo 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.


Disminución de Peso : Quitar Piso Superior

Método de refuerzo: Disminución de Peso


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

principal


Metodos de reforzamiento estructural

REFORZAMIENTO : AISLAMIENTO DE LA BASE DEL EDIFICIO


Método de refuerzo: Aislamiento Sísmico

Edificio con apoyos fijos

Edificio con el sistema de aislamiento


Método de refuerzo:

Aislamiento Sísmico


Sistema ADAS:(a) Dimensiones(b) Conexión típica(c) Ubicación en el pórtico.

Método de refuerzo: Disipadores por plastificaciónReforzamiento : Mediante disipadoresde energia

13V

23V

V

(b)

13V

23V

V

(c)


Reforzamiento : Mediante disipadoresde energia

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


GRACIAS ….

Design

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