CURSO DE PATOLOGIA DE ESTRUCTURASCURSO DE · PDF file• Omisión de cargas lineales en extremos de voladizo, ... los forjados, que transmiten la carga al muro opuesto, trabajando

CURSO DE PATOLOGIA DE ESTRUCTURASCURSO DE PATOLOGIA DE ESTRUCTURASBLOQUE I: CAUSAS DE FALLO EN ESTRUCTURAS

ERRORES EN FASE DE PROYECTO

VICTOR SEGARRA LAGUARDAIngeniero de Caminos, Canales y Puertos

PRODEIN963 956 500 – [email protected]

CAUSAS DE FALLO EN ESTRUCTURASERRORES EN FASE DE PROYECTO

INDICE

01 EVALUACION DE LAS ACCIONES01_EVALUACION DE LAS ACCIONES

02_USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO

03_ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO

04_DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES

05_DETALLES CONSTRUCTIVOS

06_ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO


INDICE








EVALUACION DE LAS ACCIONES

ESTIMACIÓN CORRECTA DE CARGAS GRAVITATORIAS

01ESTIMACIÓN CORRECTA DE CARGAS GRAVITATORIAS

• Es frecuente que se infravaloren las cargas muertas de los forjados

• Hay que considerar los espesores reales de las capas de arena,

mortero, solados, etc.

• Un error de 5 cm de espesor equivale a 100 kg/cm2, el 50% de la SCU

C bi t h i ó f ió d di t d• Cubiertas: hormigón para formación de pendientes, capas de grava

en cubiertas invertidas, maquinaria e instalaciones



• Omisión de cargas lineales en extremos de voladizo, apoyos de

01Omisión de cargas lineales en extremos de voladizo, apoyos de

escaleras, cerramientos y fachadas…

• Normalmente no es causa directa de fallo estructural, pero supone

una Reducción del coeficiente de seguridad de la estructura

Losa punzonada con variasLosa punzonada con varias capas de pavimento

Colapso cubierta de parking,p p g,Subestimación de cargas muertas.



INFLUENCIA DEL PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO01

• Cimbrado plantas consecutivas: en edificación con luces y

sobrecargas habituales no suele ser condicionante

• Cuando aumentan las luces o las cargas de cálculo el peso propio deCuando aumentan las luces o las cargas de cálculo, el peso propio de

un forjado puede ser superior a la suma cm+scu

(Una losa de 40cm pesa 1000 kg/m2 >> cm+scu)



INFLUENCIA DEL PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO01

• Cuando el peso del forjado es una fracción importante de la carga

total, hay que tomar precauciones en el cálculo

• Un fallo de este tipo en fase constructiva puede ocasionar el colapsoUn fallo de este tipo en fase constructiva puede ocasionar el colapso

progresivo de la estructura



COLAPSO PROGRESIVO01

• Skyline Plaza, Virginia (1973)

• Edificio de hormigón armado, 26 plantas.

• Colapso durante el hormigonado de la fase 2 del forjado 24Colapso durante el hormigonado de la fase 2 del forjado 24



COLAPSO PROGRESIVOF ll d t ( l ió d t ti )

01• Fallo de proyecto (evaluación de cargas, proceso constructivo), aunque se produzca durante la ejecución.• Edificio de hormigón armado, de 26 plantas.

• Colapso durante el hormigonado del forjado 24



ACCION DEL VIENTO01

• Edificio Presidente V, Puebla de Farnals (Valencia)

• Situación expuesta, en 1ª línea de playa



Edificio Presidente V01

• 20 forjados, estructura muy esbelta




• Cálculo sin considerar las acciones de viento.

• Estructura de vigas planas (canto 23cm) y pilares de HA, sin

núcleo rígido frente a esfuerzos horizontalesnúcleo rígido frente a esfuerzos horizontales

• En días de viento, en las planta altas se notaba el balanceo




• Sin cálculo de viento.

• Estructura de vigas y pilares de hormigón armado, sin núcleo

rígido frente a esfuerzos horizontalesrígido frente a esfuerzos horizontales


















CALCULO DE MUROS DE CONTENCIÓN / PANTALLAS H.A.01

• Muchos Informes Geotécnicos estiman los parámetros con

tablas, bibliografía, etc.

• Incluso cuando se hacen ensayos los valores de la cohesiónIncluso cuando se hacen ensayos, los valores de la cohesión

suele tener bastante dispersión

• Para al evaluación del Empuje del terreno, hay que adoptar los

parámetros del terreno (γ, φ’, c’) con prudencia, en especial la

cohesión

CTE-SE-Cimientos:CTE SE Cimientos:



• Muro pantalla con anclajes provisionales (ALZIRA, 2006 )01

• Fallo de los anclajes por una estimación demasiado “optimista” de los parámetros del terreno



ETCETERA01

CASOS VARIOS

SIFONAMIENTO

CAUSAS DE FALLO EN ESTRUCTURAS ETCCAUSAS DE FALLO EN ESTRUCTURAS, ETC


INDICE








USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO

• La utilización incorrecta de programas informáticos de cálculo de t t t d t l í ífi

02estructuras va presentando una patología específica.

• El ordenador sólo es una herramienta creada para que técnicos que saben calcular, calculen más rápido y con menor esfuerzo.

• No sirve como sustituto del conocimiento, por tanto no permite calcular a los que no saben hacerlo.

• Con el uso de programas es muy fácil que pasen desapercibidos p g y q p perrores en las hipótesis de cálculo, en las cargas, vinculaciones, modelización, etc.

• Imprescindible verificar y comprobar los resultados del programa p y p p g(cálculo manual, nº gordo…)

• Hay que ser capaz de estimar de forma independiente la magnitud de los esfuerzos, la forma de la deformada y las leyes de esfuerzos



• Edificio en Villarreal02

• Forjado reticular de 30+5cm

• Carga permanente, 580 kg/m2 -- Sobrecarga, 500 kg/m2

• Zona con vigas de canto 60-80cm luces de 13mZona con vigas de canto 60 80cm, luces de 13m

• Zona sin vigas, paño de 13x15m

Planta baja



• Edificio en Villarreal02

• Forjado reticular de 30+5cm

• Carga permanente, 580 kg/m2 -- Sobrecarga, 500 kg/m2

• Zona con vigas de canto 60-80cm luces de 13mZona con vigas de canto 60 80cm, luces de 13m

• Zona sin vigas, paño de 13x15m

Forjado 3


USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO02









• Mención especial merecen los programas “TODO EN UNO”, que 02

de forma automática :

• Calculan esfuerzos

• Dimensionan secciones y armadosDimensionan secciones y armados

• Dibujan planos y despieces.

• Riesgo: calcular una estructura parece que se reduce a dibujarla y

“darle al botón”

• El catálogo de barbaridades estructurales es muy amplio









OBSESIÓN CON LA OPTIMIZACIÓN DE ARMADURAS:02

• Ajuste muy preciso a la ley de flectores, empleando barras de

muchos diámetros y longitudes diferentes

• Economía sólo teórica pues el coste de ejecución aumentaEconomía sólo teórica, pues el coste de ejecución aumenta,

así como la dificultad del control y el riesgo de errores.








INDICE








ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO

AMPLIACION PREEMBARQUE EN AEROPUERTO03

• Estructura en ménsula de 9.00m de voladizo sin compensar.

• Losas de 30cm, vigas canto variable, de 50 a150cm.

• 3 Soportes alineados Pilar central de φ 160cm3 Soportes alineados. Pilar central de φ 160cm

Planta Sección




• ELU EQUILIBRIO (EHE-08)




• Apoyo sobre estructura preexistente

• Reacciones de 150 a 200t




• Estructura preexistente: pórtico de un vano

PlantaPlanta




• Flectores adicionales en pilares existentes de 40mt y 90mt, para

los que no están preparados.



SOLUCIÓN FINAL EN PREEMBARQUES EJECUTADOSPil t d l é l 2 il d l 1

03• Pilar en extremo de la ménsula + 2 pilares apeados en pl. 1•Refuerzo metálico en ménsulas y viga de canto para el apeo



SOLUCIÓN FINAL EN EL RESTO DE PREEMBARQUES03



MUROS DE CONTENCION Y MUROS-PANTALLA03

• Habitualmente los muros se calculan suponiéndolos apoyados en

los forjados, que transmiten la carga al muro opuesto, trabajando

como un diafragmacomo un diafragma.

• Hay casos en que dicha hipótesis no se cumple, y hay que tenerlo

en cuenta en el cálculo.

FORJADOS SIN CONTINUIDAD




EMPUJES SIN COMPENSAR

Edificios a media ladera, en desmontes




EMPUJES SIN COMPENSAR

R1 R1

R2 R2

R3 R3




PANTALLAS SIN ARRIOSTRAMIENTO EN FASE DEFINITIVA




PANTALLAS SIN ARRIOSTRAMIENTO EN FASE DEFINITIVA

SECCIÓN PLANTA




TRACCIONES PARALELAS AL MURO

Muros de contención de trazado poligonal

R1 R2

R1H R2HR1H R2H




TRACCIONES PARALELAS AL MURO



PUNZONAMIENTO EN FORJADOS DE CANTO REDUCIDO

03PUNZONAMIENTO EN FORJADOS DE CANTO REDUCIDO

• Forjado: losa canto 22cm. Luces 7.50 a 8.00m

• Planta de parking. Cargas: cm: 0 kg/m2

scu:400 kg/m2





• Todos los pilares son iguales, 60x25

• Las luces y las cargas por pilar son similares

• Distribución de refuerzos aparentemente caprichosa





• El punzonamiento se produce con una rotura FRÁGIL

• Muy peligroso porque el forjado COLAPSA





• El punzonamiento se produce con una rotura FRÁGIL

• Muy peligroso porque el forjado COLAPSA


ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO03






INDICE








DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES

CARGA CONCENTRADA SOBRE MACIZO04








• Error de Modelización: se subestima el axil sobre el pilar central

DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES04• Error en el dimensionamiento del estribado.






UNION FORJADO HORMIGÓN CON PILARES METALICOS04

• Forjado reticular de canto 40/45cm. Luces 8.00-9.50m.• Sobrecargas 500kg/m2

• Pilares HEM-400/HEM-360, Crucetas HEB-240/260



• SOLUCIÓN DE PROYECTO04



• La solución habitual es emplear perfiles UPN• Cuando la carga es elevada o el canto reducido se puede utilizar

04• Cuando la carga es elevada o el canto reducido se puede utilizar perfiles HEB o incluso perfiles armados



• Crucetas HEB-240/260, soldadas al pilar por las alas04

• La transmisión del cortante se produce por flexión transversal de

las alas



• De los 4 perfiles, tan solo 2 se sueldan al pilar04

23

14

LL



• Los pilares se interrumpen en el forjado y se unen mediante 2 chapas verticales (B) en prolongación de las alas sin continuidad

04chapas verticales (B) en prolongación de las alas, sin continuidad del alma• Las dos chapas B carecen de Inercia en la dirección del eje fuerte de los pilares HEM



HOTEL HYATT REGENCY (Kansas City)04

• En 1981 se produjo el accidente más grave de EEUU causado por un fallo estructural, al desplomarse dos pasarelas colgadas durante una fiesta, con un balance de 114 muertos y más de 200 heridos.



HOTEL HYATT REGENCY (Kansas City)04

• Informe oficial del National Bureau of Standards (NBS), 1982



• Construido en 1981. Accidente en julio de 1981.• Torre de 40 plantas edificio anexo y Atrio con tres pasarelas de

04• Torre de 40 plantas, edificio anexo y Atrio, con tres pasarelas de conexión (2+1) colgadas del techo.•



• Apoyos en los forjados extremos• 3 apoyos intermedios con tirantes

04• 3 apoyos intermedios con tirantes• Vigas transversales: equivalente a 2UPN220 en cajón soldados• Tirantes φ30mm



• Diseño original: Tirantes φ30mm anclados al centro de la viga 04

cajón soldada Flexión local de alas/punzonamiento

• Resistencia de la unión: 60% de la carga nominal

2P2P

P

P


DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES04PROYECTO ALTERNATIVAS



• Modificación en fase de ejecución se dobla la carga de punzonamiento reduciendo la seguridad

04punzonamiento, reduciendo la seguridad• Resistencia de la unión: 30% de la carga nominal

2P

2P2P

P


DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES04









VIDEO ENSAYO CON CARGA REAL


INDICE








DETALLES CONSTRUCTIVOS

• Aproximadamente el 50% de los errores de proyecto son debidos a los detalles constructivos generalmente por la ausencia de los

05a los detalles constructivos, generalmente por la ausencia de los mismos.• Muchas veces no son detalles específicos sino que son detalles habituales, recogidos en la Norma , g



• ANCLAJE DE ARMADURAS.05

• Aparece en gran nº de elementos: cubiertas, escaleras, rampas, esquinas de muros etcesquinas de muros, etc.



• ARMADURA DE SUSPENSIÓN05

• Es una armadura adicional a la de cortanteEs una armadura adicional a la de cortante



• DISPOSICIONES DE ARMADO05

• Indicar la situación de solapes y anclajes, acotados.• Separación mínima armaduras (agrupación barras, varias capas de armado, etc)• Detalles de patillas, conexiones viga-pilar, estribado.p , g p ,

• MÉNSULAS CORTAS Detalle perfectamente conocido, pero sigue siendo fuente de patologías.


INDICE








ESTADOS LIMITE DE SERVICIO

• La patología más habitual en edificación es, con mucha diferencia, la 06

deformación excesiva y la fisuración de forjados y losas.

• Va en incremento por :

G li ió d l i l• Generalización de las vigas planas

• Aumento de las luces de cálculo

• Incremento de sobrecargas de uso

• Cada vez es más habitual que el ELS condicione el dimensionamiento

de la estructura

C l l l d f d ill l i l ti• Calcular la deformada no es sencillo y evoluciona con el tiempo:

depende de la inercia fisurada, las propiedades reológicas del

hormigón, de la fases de puesta en carga, etc.



ELS VIBRACIONES06

• Cada vez tiene mayor influencia en el dimensionamiento de

forjados por el aumento de la flexibilidad de las estructuras

• Casos habituales:• Casos habituales:• Estructuras ligeras y flexibles• Forjados de grandes luces

U i l d ti i i i l• Usos especiales: deportivo, gimnasios, zonas comerciales, (Limitación de la frecuencia propia del forjado)• Maquinaria o instalaciones que inducen vibraciones



EJEMPLO06

• Estructura metálica de perfiles tubulares.• Instalaciones colgadas del forjado de cubierta• Maquinaria y conductos con vibraciones



EJEMPLO06

• Estructura metálica de perfiles tubulares.• Instalaciones colgadas del forjado de cubierta con subestructura• Maquinaria y conductos con vibraciones



EJEMPLO06

• Estructura metálica de perfiles tubulares.• Instalaciones colgadas del forjado de cubierta con subestructura• Maquinaria y conductos con vibraciones


ESTADOS LIMITE DE SERVICIO06ELS VIBRACIONESELS VIBRACIONES

Video durante el funcionamiento normal de la fábrica

•AQUÍ VIDEO

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