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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
“PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL
EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA
CONSTRUCCIÓN”
TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL
TÍTULO DE INGENIERO CIVIL
AUTOR:
HARO SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO
TUTOR:
ING. JUAN CARLOS MOYA HEREDIA
QUITO-ECUADOR
2015
ii
DEDICATORIA
A Dios padre, porque nunca estuve solo en este caminar, gracias señor por
acompañarme en este sueño que hoy se transforma en realidad.
A mis padres por su inagotable deseo de ver a todos sus hijos salir adelante,
este logro es también de ustedes papi Héctor y mami Marina.
A mis hermanos Mauricio, Alex y Gaby, como prueba de que todo lo
podemos lograr aun cuando parezca imposible si soñamos y luchamos por
hacerlos realidad.
A mi compañera y amiga, Gaby, gracias por tu ayuda, tu paciencia y tu amor,
todo lo podemos alcanzar. ¡Lo logré!
A mi pequeño pedacito de cielo, Brithany, hija mía, aquí está a quien
admiras y abrazas todos los días. Te amo.
A mis papas abuelitos Papi Manolo y Mami Enma, a mis tías Madosa, Ligia,
Ely, Ninfa, Gloria, Orfita, mi tío Alberto, Gustavo, Estalin, Oswaldo, Mauro,
primos Sofy, Genderson, Samy, Verito, Juan Diego, Valeria, a toda mi
familia, este logro también es de ustedes y gracias a ustedes porque
estuvieron y están pendientes de este humilde personaje, he aquí el
producto de sus consejos, palabras de apoyo y ayuda que me brindaron.
A mis amigas y amigos, los constantes, los de siempre, gracias por esos
buenos momentos compartidos, a seguir cosechando más logros amigos.
A todos quienes de una u otra formar ayudaron a construir este profesional,
ingenieros, arquitectos, amigos que compartieron sus conocimientos, aún
hay más camino por recorrer y sé que voy por buen camino.
iii
AGRADECIMIENTO
A mis padres, hermanos, esposa e hija, tías, tíos, amigos que con cada
granito de arena aportaron al crecimiento y logro de este sueño.
A la gloriosa Universidad Central del Ecuador, la Facultad de Ingeniería
Ciencias Físicas y Matemáticas, Escuela de Ingeniería Civil, que día a día
sigue preparando a profesionales con toda entereza aptos para poder servir
y retribuir a la sociedad que confía en nuestra alma mater.
Al Ingeniero Juan Carlos Moya, por su guía, por compartir sus conocimientos
y llevar a materializar este trabajo con alto nivel de investigación.
A los ingenieros Manuel Sigcho y Danny del Valle, por sus acertados
concejos en la finalización de este trabajo.
A todos las ingenieras e ingenieros de la carrera de ingeniería civil, que con
paciencia, esmero y dedicación comparten sus conocimientos, experiencias
y son amigos que motivan a los estudiantes la búsqueda de una mejor
calidad de investigación y profesionalismo.
A la Ing. Cecilia Flores, Decana de la Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas
y Matemática, la Ing. Susana Guzman, directora de la Escuela de Ingeniería
Civil, a todos los ingenieros que de una u otra forma colaboran para que la
Facultad de Ingeniería, así como cada una de las escuelas que la conforman
puedan ser reconocidas en el país con prestigio y sigan recibiendo a nuevos
estudiantes para formarlos con un alto nivel de educación superior.
iv
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL
Yo, HARO SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO en calidad de autor del trabajo
de graduación o tesis realizado sobre “PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE
LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA
DE LA CONSTRUCCIÓN”, por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL
DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me perteneces o parte de
los que contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a mi favor de conformidad con lo establecido en los
artículos 5, 6, 8, 19, y demás pertinentes a la Ley de Propiedad Intelectual y su
Reglamento.
Quito, 10 de diciembre del 2015
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FIRMA
HARO SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO
CI: 171577081-2
v
CERTIFICACIÓN
En calidad de Tutor del proyecto de investigación:
“PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO EX
INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN, presentado
y desarrollado por el señor: HARO SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO, previo
a la obtención del título de Ingeniero Civil, considero que el proyecto reúne los
requisitos necesarios.
En la ciudad de Quito, a los 09 días del mes de Noviembre del 2015
---------------------------------------------
Ing. Juan Carlos Moya Heredia MSc.
TUTOR
vi
INFORME SOBRE CULMINACIÓN Y APROBACIÓN DEL TRABAJO DE
TITULACIÓN
TEMA: “PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL
EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA
CONSTRUCCIÓN”
TUTOR: ING. JUAN CARLOS MOYA
FECHA: 12 de Noviembre de 2015
1. Antecedentes:
Mediante Oficio DCIC-2015-237 del 23 de febrero de 2015, La Directora de
la Carrera de Ingeniería Civil solicita el informe sobre el temario del Trabajo
de Titulación “PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
DEL EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA
CONSTRUCCIÓN (NEC 2015)”, presentado por el señor: HARO
SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO, al área académica de Estructuras,
con la Ing. Paulina Viera A. como coordinadora, se realizan las debidas
sugerencias al temario y concluyen que el trabajo presentado es pertinente
para ser desarrollado.
Con oficio Nº DCIC-2015-1200 del 2 de octubre de 2015, la Directora de
Carrera en base a los informes presentados por los ingenieros miembros del
área académica de estructura, así como la aprobación del informe de
avance del 80% de desarrollo del Trabajo de Titulación por parte de la
Unidad de Titulación Especial, AUTORIZA la correspondiente denuncia del
Trabajo de Titulación solicitando al Ing. Juan Carlos Moya en calidad de
Tutor se sirva analizar, dirigir, orientar, y a su vez emitir el presente informe
tomando en cuenta las sugerencias realizadas por los miembros de la
comisión para la elaboración del trabajo de graduación.
2. Desarrollo del Trabajo de Titulación:
Para la elaboración del presente trabajo se hizo una recopilación de toda la
información necesaria para el análisis del estado actual del inmueble así
como también fue necesaria la ejecución de ensayos que permitan conocer
el estado actual lo más cercano a la realidad y poder emitir una propuesta
adecuada de reforzamiento del edificio Ex Inda.
Una vez realizadas las inspecciones, los ensayos y contando con los
informes de los mismos se procede al modelado de la estructura con el
programa ETABS V 9.4; una vez que se ingresada con la geometría del
vii
mismo, es sometida a las cargas y acciones sísmicas que exige la actual
Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC 2015).
Se analiza el estado actual del inmueble para inmediatamente elegir la
propuesta de reforzamiento del inmueble y se realiza un análisis económico
de la propuesta emitida.
3. Conclusiones:
Culminado el trabajo, se determina las siguientes conclusiones:
Culminado el trabajo de investigación se logró cumplir con la
totalidad de los objetivos planteados al inicio del mismo.
La inspección al inmueble fue de vital importancia para tener
de primera mano una idea del estado actual del inmueble, así
como también el comparar los parámetros anotados en el
formulario de Evaluación de Estructuras proporcionado por el
Fema 154 para estructuras que han sido construidas y que han
cumplido o están por cumplir su etapa de vida útil.
La herramienta ETABS es utilizada y sugerida para la
ejecución de este tipo de trabajos de investigación pero es
necesario recalcar el criterio que debe prevalecer del
profesional sobre los resultados que el mismo arroje, ya que al
no tener una formación adecuada se puede estar validando
informes cuya conclusión no concuerda con la realidad de la
estructura poniendo en peligro uno de los principios
fundamentales de la ingeniería civil, como es la de asegurar al
máximo la vida de los ocupantes del inmueble.
El uso de las herramientas informáticas permite de una manera
ágil, en corto tiempo y con un presupuesto económico
significativo, conocer el estado actual del inmueble y como este
podrá comportarse frente a eventos sísmicos que es el punto
principal de preocupación de los profesionales que trabajan en
esta área.
Las configuración de la estructura concuerda en gran medida
con los actuales parámetros de construcción al no poseer
discontinuidades en planta ni elevación, además no se
generan efectos de columnas cortas que afectan la estabilidad
viii
del mismo, pero debido a instalaciones sanitarias con
problemas de fugas no atendidas, patologías propias del
hormigón usado en la época conjuntamente con la falta de
mantenimiento evidencian la necesidad de una intervención
inmediata para que la estructura pueda seguir operando de
manera segura para los ocupantes de la misma.
Atentamente,
---------------------------------------------
Ing. Juan Carlos Moya Heredia MSc.
TUTOR
ix
CERTIFICADO DE CULMINACIÓN DEL TRABAJO DE GADUACIÓN
x
RESULTADO DEL TRABAJO DE GADUACIÓN
xi
CONTENIDO
CAPITULO I ................................................................................................... 1
1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA ....................................................... 1
1.1. INTRODUCCIÓN ................................................................................. 1
1.2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL TEMA SELECCIONADO ..... 2
1.3. OBJETIVOS ......................................................................................... 2
1.3.1. Objetivo General ............................................................................... 2
1.3.2. Objetivo Específicos ......................................................................... 3
1.4. HIPÓTESIS .......................................................................................... 3
1.4.1. Variables dependientes .................................................................... 3
1.4.2. Variables independientes.................................................................. 4
1.4.3. Descripción de cada componente ..................................................... 4
CAPITULO II .................................................................................................. 5
2. MARCO TEORICO .................................................................................. 5
2.1. ANTECEDENTES ................................................................................ 5
2.2. FUNDAMENTACIÓN TEORICA .......................................................... 5
2.2.1. Sismicidad en el Ecuador ................................................................. 5
2.2.2. Vulnerabilidad Sísmica ..................................................................... 7
2.2.3. Levantamiento de Información y Ensayos ........................................ 8
2.2.4. Reforzamientos estructurales ......................................................... 12
2.3. CRITERIOS BÁSICOS PARA LA EVALUACIÓN VISUAL RÁPIDA DE
ESTRUCTURAS .......................................................................................... 13
2.3.1. Forma de Evaluación según el FEMA 154: ..................................... 13
2.3.2. Fases de Evaluación:...................................................................... 16
2.4. MARCO LEGAL: CÓDIGOS, LEY, REGLAMENTOS, ORDENANZAS
19
CAPITULO III ............................................................................................... 22
3. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN ...................................................... 22
3.1. GENERALIDADES DEL EDIFICIO .................................................... 22
3.2. MODELAMIENTO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO .......................... 23
3.2.1. Levantamiento de Información ........................................................ 23
3.2.2. Ensayos de los elementos estructurales ......................................... 34
3.2.3. Modelación de la estructura con ETABS V 9.7.4 ............................ 35
3.2.4. Análisis e interpretación de resultados ........................................... 50
xii
3.3. PROPUESTA DE CAMBIOS Y MODIFICACIONES
ESTRUCTURALES A FIN DE CUMPLIR LOS REQUERIMIENTOS DE LA
NORMA ....................................................................................................... 58
3.3.1. Plan de mejoras para la estructura ................................................. 58
3.3.2. Operacionalización de las Propuestas ............................................ 61
3.3.3. Análisis Financiero .......................................................................... 64
CAPITULO IV ............................................................................................... 66
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................ 66
4.1.1. Conclusiones .................................................................................. 66
4.1.2. Recomendaciones .......................................................................... 67
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 68
ANEXO 1 ..................................................................................................... 69
PLANOS: Levantamiento Geométrico del Edificio Ex Inda .......................... 69
ANEXO 2 ..................................................................................................... 70
PLANOS: Patologías detectadas en cada nivel del Edificio Ex Inda ............ 70
ANEXO 3 ..................................................................................................... 71
RESUMEN DE ENSAYOS EJECUTADOS EN EL EDIFICIO EX INDA:
Escaneos Magnéticos, Carbonatación, Esclerometrías, Mecánica de Suelo71
ANEXO 4 ..................................................................................................... 72
Análisis de Precios Unitarios para el Edifico Ex Inda ................................... 72
xiii
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Carga viva de acuerdo con la ocupación o los usos. ..................... 38
Tabla 2: Calculo del peso propio de la losa. ................................................ 38
Tabla 3: Peso aportante por mampostería y vidrio. .................................... 39
Tabla 4: Resumen de carga muerta que actúa en el edifico Ex Inda. .......... 40
Tabla 5: Tipo de uso, destino e importancia de la estructura. ...................... 42
Tabla 6: Valores del factor Z en función de la zona sísmica. ....................... 42
Tabla 7: Valores para Ct y α en función del tipo de estructura. ................... 43
Tabla 8: Factor de Reducción de Resistencia Sísmica Z. ............................ 43
Tabla 9: Factores de sitio Fa........................................................................ 45
Tabla 10: Factores de sitio Fd...................................................................... 46
Tabla 11: Factor del comportamiento inelástico del subsuelo Fs. ............... 46
Tabla 12: Categoría de edificio y coeficiente de Importancia. ...................... 46
Tabla 13: Determinación del Espectro Sísmico. .......................................... 48
Tabla 14: Valores de ΔM máximos, expresados como fracción de la altura de
piso. ............................................................................................................. 50
Tabla 15: Tabla de Participación de Masas según modo de Vibración. ....... 54
Tabla 16: Operacionalización para la fisura de la viga inclinada en piso 7. . 62
Tabla 17: Operacionalización para las eflorescencias detectadas en la
estructura. .................................................................................................... 63
Tabla 18: Operacionalización para la disgregación detectada en la
estructura. .................................................................................................... 63
Tabla 19: Operacionalización para el acero expuesto en la estructura. ...... 64
Tabla 20: Descripción de rubros para la propuesta de reforzamiento del
Edificio Ex Inda. ........................................................................................... 65
xiv
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Ecuador, zonas sísmicas para propósitos de diseño y valor del
factor de zona Z ............................................................................................. 8
Figura 2: Resumen de Evaluación de la Vulnerabilidad de una Edificación
según el FEMA 154 ..................................................................................... 14
Figura 3: Informe de Vulnerabilidad según el FEMA 154 (2002) para la
estructura Ex Inda. ....................................................................................... 15
Figura 4: Ubicación del inmueble con Google Maps ................................... 22
Figura 5: Fachada Norte de la Estructura ................................................... 24
Figura 6: Subsuelo Nv. -3.81 ...................................................................... 24
Figura 7: Imágenes de elemento estructural y mampostería con problemas
de fisuras ..................................................................................................... 25
Figura 8: Imágenes de viga acartelada, losa alivianada en dos direcciones,
losa maciza y estructura aporticada en ducto de ascensores. ..................... 26
Figura 9: Imágenes de ducto de hormigón armado (muro estructural). ...... 26
Figura 10: Losa Maciza en cuarto de Máquinas. ........................................ 27
Figura 11: Fisuras a la intemperie Terraza Accesible Piso 8. ..................... 27
Figura 12: Fachada Principal. ..................................................................... 28
Figura 13: Unión Viga – Mampostería piso 8 terrazas. ............................... 28
Figura 14: Losa de Cubierta-Armadura Expuesta piso 9 (Cuarto de
Máquinas). ................................................................................................... 28
Figura 15: Armadura expuesta piso 9 (Cuarto de Máquinas). .................... 29
Figura 16: Ducto de Ascensores piso 8. ..................................................... 29
Figura 17: Ducto Adicional Piso 8 al Subsuelo. .......................................... 30
Figura 18: Cubierta piso 8. .......................................................................... 30
Figura 19: Piso 3 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. ...................... 31
Figura 20: Piso 6 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. ....................... 31
Figura 21: Piso 3 Presencia de Filtraciones en Losa de Entrepiso. ............ 31
Figura 22: Piso 2 Presencia de Filtraciones en Viga y Mampostería. ......... 31
Figura 23: Piso 2 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. ....................... 32
Figura 24: Piso 1 Presencia de Humedad en Columnas. ........................... 32
Figura 25: Piso 1 Presencia de Humedad en Antepecho. .......................... 32
xv
Figura 26: Mezanine Presencia de Humedad en antepecho. ..................... 33
Figura 27: Piso 8 Desprendimiento de Enlucido. ........................................ 33
Figura 28: Piso 3 Disgregación de Hormigón en vigas. .............................. 33
Figura 29: Extracción de núcleo en losa descanso de escaleras................ 34
Figura 30: Pruebas de Carbonatación en hormigón de elementos
estructurales. ............................................................................................... 34
Figura 31: Ensayo de Escáner en Vigas. .................................................... 35
Figura 32: Ensayo de Esclerometría en Columnas. .................................... 35
Figura 33: Modelo Estado Actual edificio Ex-Inda. ...................................... 36
Figura 34: Dimensión de columnas y vigas del edificio Ex-Inda. ................ 37
Figura 35:: Sección de losa alivianada para el cálculo del peso propio. ..... 38
Figura 36: Esquema de mampostería por m2.. ........................................... 39
Figura 37: Ingreso de Carga Viva en la Estructura. .................................... 41
Figura 38: Configuración en planta de la Estructura. .................................. 44
Figura 39: Configuración en elevación de la Estructura. ............................. 44
Figura 40: Comprobación de irregularidad en elevación de la Estructura. .. 45
Figura 41: Espectro Sísmico Elástico e Inelástico para el Edificio Ex-Inda.
..................................................................................................................... 48
Figura 42: Ingreso del Espectro Sísmico Generado para el Edificio Ex-Inda
en el programa Etabs. ................................................................................. 48
Figura 43: Ingreso del Cortante Basal para fuerza sísmica análisis estático y
el valor de k.................................................................................................. 49
Figura 44: Derivas de piso SX. .................................................................. 50
Figura 45: Derivas de piso SY. .................................................................. 51
Figura 46: Derivas de piso SX. .................................................................. 52
Figura 47: Derivas de piso SY. .................................................................. 52
Figura 48: Ubicación de muros estructurales en el inmueble. ................... 53
Figura 49: Vista 3d en Planta del Tercer Modo de Vibración y Deformación
Carga Viva. .................................................................................................. 54
Figura 50: Armadura de Refuerzo Calculada por el programa. .................. 55
Figura 51: Envolvente de Columna. ........................................................... 55
Figura 52: Reacciones en la base de la columna D4 Crítica. ..................... 56
Figura 53: Información de Diseño en el Programa Etabs. .......................... 57
Figura 54: Chequeo de diseño por capacidad del Edifico Ex Inda. ............. 57
xvi
Figura 55: Etapas que constituyen la solución de un problema patológico en
estructuras de H.A.. ..................................................................................... 58
Figura 56: Análisis de la Rehabilitación, principales etapas ....................... 62
xvii
RESUMEN
“PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO EX
INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN”
El presente trabajo de graduación es un estudio que se realizó al inmueble
denominado “Ex Inda” de propiedad del Instituto Ecuatoriano de Reforma
Agraria y Colonización (IERAC) para el ministerio de Relaciones Exteriores,
Comercio e Integración considerando la localización cercana al Edificio
Principal del ministerio en mención.
Para ejecutar esta propuesta de reforzamiento se llevaron a cabo visitas al
lugar para examinar posibles daños estructurales, verificar el estado actual
de la edificación y realizar el levantamiento estructural ya que no se cuenta
con planos del inmueble.
Se identificaron los sitios más adecuados para realizar los ensayos que
permitan conocer las características de los materiales, tales como:
esclerometrías, escaneos magnéticos, extracción y compresión de núcleos
de hormigón, carbonatación en refuerzos expuestos, así como también el
estudio de mecánica de suelos considerado según la NEC-SE-RE.
Con estas actividades se procede al análisis estructural mediante la
elaboración del modelo estructural usando el programa ETABS 9.7.4,
simulación que se realiza mediante combinación del levantamiento
estructural más los productos de los ensayos para obtener los resultados del
análisis en su estado actual, tales como: momentos máximos, cortantes
máximos, deformaciones, derivas de piso.
Finalmente, una vez conocido el estado actual de la estructura, se proponen
cambios y modificaciones estructurales que permitan cumplir con los
requerimientos de la norma, se analiza la propuesta de manera técnica-
económica y se sugiere un plan de mejoras que podrá ser utilizado si así lo
decide la entidad interventora.
DESCRIPTORES: EVALUACIÓN ESTRUCTURA DE HORMIGÓN
ARMADO/REFORZAMIENTO DE COLUMNAS/VULNERABILIDAD
SÍSMICA/ EVALUACIÓN RÁPIDA DE ESTRUCTURAS/PATOLOGÍAS DEL
HORMIGÓN/NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN
xviii
ABSTRACT
"PROPOSAL FOR STRENGTHENING THE BUILDING STRUCTURE EX
INDA UNDER ECUADORIAN STANDARD CONSTRUCTION"
This graduation work is a study that was done to the property called "Ex
Inda" owned by the Ecuadorian Institute of Colonization and Agrarian Reform
(IERAC) for the Ministry of Foreign Affairs, Trade and Integration considering
the area near the main building of the ministry location in question.
To run this proposed reinforcement were conducted site visits to examine
possible structural damage, check the current status of the building and
make the structural survey as it has no plans for the property.
The most suitable sites were identified for the tests that reveal the
characteristics of materials, such as esclerometrías, magnetic scans,
extraction and compression of concrete cores, carbonation reinforcements
exposed, as well as the study of soil mechanics considered according to
NEC-SE-RE.
With these activities we proceed to structural analysis by developing the
structural model using the program ETABS 9.7.4, simulation conducted by
combination of structural products rising more trials to get the results of the
analysis in its current state, such as: maximum time, maximum shear
deformations, drifts floor.
Finally, once known the current state of the structure, changes and structural
changes that would meet the requirements of the standard are proposed, the
proposed technical-economical analyzes and an improvement plan that can
be used is suggested if is decided by the Supervisory Body.
DESCRIPTORS: EVALUATION OF CONCRETE STRUCTURAL /
REINFORCEMENT OF COLUMNS / SEISMIC VULNERABILITY / QUICK
EVALUATION OF STRUCTURES / DISEASES OF CONCRETE /
STANDARD ECUADORIAN OF CONSTRUCTION
1
CAPITULO I
1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA
1.1. INTRODUCCIÓN
Ecuador se ubica en el llamado “Cinturón de Fuego del pacífico”, donde la
influencia de la subducción de la Placa de Nazca dentro de la Placa
Sudamericana, constituye la principal fuente generadora de energía sísmica
en los países sudamericanos como Chile, Perú, Colombia y desde luego en
nuestro país. Es frecuente el aparecimiento de sismos en diferentes zonas
del mundo en menor o mayor magnitud y con consecuentes pérdidas
humanas y económicas, circunstancias que deben incentivar para la
formación de una verdadera cultura de prevención, que desgraciadamente
en el Ecuador aún no la poseemos.
Por desgracia, ninguna ciudad del Ecuador está preparada para un evento
sísmico grande, lo que despierta el temor de profesionales entendidos del
tema sobre la magnitud de daños en la estructura y sobre todo de pérdidas
humanas que puede generar, esto desde luego es muy lamentable, pero es
una posibilidad que tiene su explicación muy sencilla cuando nos remitimos
a observar las estructuras existentes y las múltiples fallas constructivas de
cada edificación.
Alrededor del 70% de las edificaciones del Ecuador no reúne las condiciones
para ser llamadas sismo-resistentes, esto debido a la construcción informar y
la falta de control en la construcción de edificaciones. Si bien es cierto
aparentan y demuestran estabilidad ante los efectos de las cargas verticales
(y por varios años), lo que podría hacer pensar que dicha estructura es
segura. Pero desafortunadamente un elevado porcentaje de estructuras no
están en capacidad de comportarse satisfactoriamente en el rango inelástico
(situación provocada en un sismo) o simplemente durante su diseño no se
contempló la filosofía de diseño sismo-resistente.
2
En fin, puede haber un conjunto de errores en el diseño y construcción, que
hacen que una estructura tenga puntos vulnerables durante un terremoto. Si
bien es cierto, dichas fallas no pueden salir a la vista con los efectos de las
cargas verticales (peso propio y peso de personas) pero sin lugar a dudas
aparecerán con un fenómeno sísmico y en este caso las consecuencias
pueden ser desastrosas.
1.2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL TEMA SELECCIONADO
Considerando que nuestro país se encuentra ubicado en una zona de alto
riesgo sísmico, la actualización reciente de la Normativa Técnica referente a
la seguridad estructural de las edificaciones así como la generación de
equipos que permiten obtener datos de estructuras de manera más ágil, así
como ensayos realizados para conocer el estado actual de una estructura
que ya ha soportado cargas verticales y horizontales.
Ya que es necesario conocer si una estructura puede continuar prestando
sus servicios de manera segura, resulta de gran importancia conocer que
proceso se debe realizar al momento de enfrentarnos a la evaluación de la
vulnerabilidad sísmica de una estructura, saber que parámetros contempla la
norma en vigencia, así como familiarizarnos con el uso de normas y
especificaciones como FEMA-154 (método cualitativo), combinado con un
análisis más complejo mediante un método cuantitativo que busca
cuantificar la resistencia de los materiales como acero y hormigón, por tanto,
este trabajo de graduación busca identificar el estado actual de la estructura
denominada Ex Inda mediante la combinación de métodos cualitativos y
cuantitativos así como enmarcar los criterios y métodos que la norma NEC-
SE-RE describe para evaluar el riesgo sísmico de estructuras y poder
garantizar la utilización segura y eficiente de la edificación.
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. Objetivo General
Proponer un tipo de reforzamiento estructural que permita cumplir los
requerimientos de la NEC 2015.
3
1.3.2. Objetivo Específicos
Recopilar la información existente de la estructura, mediante una
inspección visual identificar el estado actual de la misma resaltando
fisuras o hundimientos y efectuar el levantamiento y dibujo de la
geometría estructural existente localizando en el mismo los puntos
críticos con ayuda de un registro fotográfico de daños (de existir) en
los sistemas estructurales.
Identificar los materiales constructivos del sistema estructural
mediante los siguientes ensayos:
o Prueba de detección de armaduras y recubrimientos
o Ensayo de esclerometría
o Prueba de carbonatación y determinación del grado de
corrosión
Elaborar el modelo estructural lo más cercano a la realidad tanto en
dimensiones como en materiales constructivos con el programa
ETABS con el fin de estudiar el efecto de las cargas de diseño y
servicio de acuerdo a los parámetros de la NEC-SE-DS.
Analizar las diferentes propuestas de cambio y modificaciones
estructurales con el fin de cumplir los requisitos de resistencia y
deflexión de la estructura.
1.4. HIPÓTESIS
Luego de realizar la evaluación del estado actual del edificio denominado
“Ex Inda”, podrá decidirse si la estructura soportará las cargas de servicio o
si es necesario un tipo de reforzamiento estructural que permita cumplir con
los parámetros de la NEC 2015.
1.4.1. Variables dependientes
Hayman (1974: 69) la define como propiedad o característica que se trata
de cambiar mediante la manipulación de la variable independiente.
Para la estructura en análisis, las variables dependientes corresponden:
o Evaluación del comportamiento de la estructura existente frente a
eventos sísmicos.
4
o Localización de puntos críticos de la estructura.
o Determinación de adecuaciones y construcciones internas que
garanticen el uso seguro y eficiente de la estructura
o La calidad del modelamiento estructural lo más cercano a la realidad
tanto en dimensiones como en materiales constructivos.
1.4.2. Variables independientes
Se denomina así a aquella que es manipulada por el investigador en un
experimento con el objeto de estudiar cómo incide sobre la expresión de la
variable dependiente.
Las variables independientes del presente análisis corresponden a los
distintos tipos de ensayos a realizarse en la estructura con el fin de poder
establecer el estado de los materiales componentes de la misma, estos son:
o Recopilación de información existente de la estructura en estudio.
o Identificación visual entrenada.
o Sondeo para conocer selectivamente los materiales utilizados en el
edificio.
o Pruebas de detección de armaduras y recubrimientos, ensayos de
esclerometría, prueba de carbonatación y determinación del grado de
corrosión.
1.4.3. Descripción de cada componente
Las variables dependientes del presente estudio permitirán el adecuado
análisis estructural y sísmico minucioso que permitirán determinar la
vulnerabilidad sísmica del edificio; así como también se podrá determinar la
capacidad de carga en función de las características de cada uno de los
elementos componentes.
Por su parte, las variables independientes, en lo correspondiente a ensayos
dependerán de la cantidad, calidad y experiencia del laboratorista para poder
proporcionar datos adecuados y reales, mientras que las visitas de campo
dependerán de la experticia y el entrenamiento del profesional para poder
detectar daños en elementos estructurales, así como sitios de importancia
para el estudio estructural.
5
CAPITULO II
2. MARCO TEORICO
2.1. ANTECEDENTES
En la actualidad, es común el escuchar de terremotos que han ocurrido en el
mundo, los mismos que han sido causa de grandes catástrofes de las que lo
más lamentable son las pérdidas humanas por sobre las pérdidas
materiales.
La evaluación de estructuras pretende proporcionar al profesional de
herramientas adecuadas que le permitan poder cuantificar las pérdidas de
una estructura por la acción de terremotos.
Para ejecutar estas herramientas, los profesionales de la rama de ingeniería
civil contamos con la norma NEC-SE-RE que contempla el “Riesgo Sísmico,
Evaluación y Rehabilitación de estructuras” que busca dar respuesta a la
demanda de la sociedad en cuanto a la mejora de la calidad y la seguridad
de las edificaciones, buscando además proteger a las personas.
El presente trabajo de graduación analizará los parámetros dados por la
norma, aplicándolos en la estructura y permitiendo a profesionales y
estudiantes tener una herramienta que sirva de ejemplo para otros proyectos
de similares características.
2.2. FUNDAMENTACIÓN TEORICA
2.2.1. Sismicidad en el Ecuador
La actividad sísmica del Ecuador está relacionada con su contexto
geodinámico donde interactúan tres placas tectónicas: la placa oceánica de
Nazca, la Placa continental Sudamericana y el Bloque Norandino. En este
ambiente, y debido a la colisión y subducción de la placa oceánica bajo las
dos placas continentales, se identifican varias fuentes sísmicas: la primera
relacionada con el fenómeno de subducción propiamente dicho, la segunda
relacionada con la deformación y movimiento relativo de las dos placas
continentales debido al choque con la placa oceánica, ambas de carácter
superficial y la tercera, asociada a una deformación en la placa oceánica
6
subducida y de carácter profundo (Segovia Mónica, 2010), a continuación se
anotan los eventos telúricos de gran magnitud ocurridos en nuestro país:
1906/01/31: Terremoto con epicentro en el Océano Pacífico, frente a
las costas de la frontera Ecuador-Colombia.
1911/09/23: Violento sismo en varios cantones de la provincia de
Chimborazo donde el 90% de edificios y casas fueron afectadas.
1913/02/23: Terremoto en Loja, El Oro y Azuay, destrucción total de
algunas viviendas. Daños graves en muchas casas de la misma zona
y en poblaciones del Guayas.
1914/05/31: Movimiento sísmico en la provincia de Pichincha,
acompañado de ruidos subterráneos. Por el Sur sentido hasta Cuenca
y por el Norte hasta Ibarra.
1923/12/16: Terremotos en la provincia del Carchi, cayeron muchas
casas, en especial en los pueblos y sectores rurales así como
campesinos. Murieron cerca de 300 personas.
1942/05/14: Terremoto cuyos efectos se extendieron a la mayor parte
de las provincias de la Costa y dos de la Sierra. Se reportaron daños
en Manabí, Guayas, Los Ríos, Esmeraldas, Bolívar e Imbabura. En
otras provincias los efectos fueron de poca magnitud.
1949/08/05: Terremoto de Pelileo, ciudad que fue totalmente
destruida. Destrucción casi total de muchas poblaciones de las
provincias de Tungurahua y Cotopaxi. Graves daños en localidades
de las provincias de Chimborazo y Bolívar.
1958/01/19: Terremoto en Esmeraldas. Colapso total de casas
antiguas y colapso parcial de construcciones nuevas y edificios. Los
efectos se extendieron a la provincia de Imbabura y al departamento
de Nariño, Colombia.
1987/03/06: Terremoto de la provincia del Napo, también hubo serios
daños en ciudades y poblaciones de las provincias de Sucumbíos,
Imbabura, Pichincha y el este del Carchi.
1996/03/28: Terremoto de la provincia de Cotopaxi, en especial Pujilí,
Salcedo y otras ciudades de esta región fueron sacudida por un
7
terremoto de 5.7 grados en la escala de Richter, dejando un saldo de
62 muertos, siete mil casa destruidas y más de 15 mil damnificados.1
1998/08/04: Terremoto en la provincia de Manabí. Gran destrucción
de edificios en Bahía de Caráquez. Daños graves en Canoa, San
Vicente y localidades cercanas. En otras ciudades de Manabí los
daños fueron de menor proporción. 2
2014/08/12: Sismo de 5.1 grados con epicentro en Calderón,
afectaron la parroquia de Guayllabamba y Quito, cuatro fallecidos, dos
heridos, 64 viviendas afectadas, siendo la movilidad la más afectada
tras el cierre de un tramo de la Panamericana Norte por el
deslizamiento y daños en los taludes.
2.2.2. Vulnerabilidad Sísmica
El Ecuador tiene una larga historia de actividad sísmica que, en los últimos
460 años, ha provocado la destrucción de ciudades enteras como Riobamba
e Ibarra, con la muerte de más de 60 000 personas (Yépez H. et al 1998).
Escenarios sísmicos probables evaluados en Quito (EPN et al 1994),
Guayaquil (Argudo J. et al, 1 999) y Cuenca (García E. etal 2 000), muestran
la necesidad urgente por emprender en programas para la mitigación del
riesgo sísmico. El estudio del riesgo sísmico y su impacto en el desarrollo,
constituye un reto científico crucial para el siglo veinte y uno. El riesgo
sísmico resulta de la combinación de3 factores: peligro sísmico, nivel de
exposición, vulnerabilidad al daño de las edificaciones. El análisis de
vulnerabilidad se realiza a través de funciones de vulnerabilidad o fragilidad,
que relacionan probabilísticamente una medida de intensidad sísmica con
una medida de daño en la edificación. En muchos casos las funciones de
vulnerabilidad también incorporan las consecuencias del daño en términos
de pérdidas humanas y materiales. 3
1 Fuente: Diario La Hora publicado el 28 de Marzo de 2010 2 Fuente: Instituto Geofísico de la E.P.N. – Catálogo de Terremotos del Ecuador. 3 Fuente: Norma Ecuatoriana de la Construcción, Riesgo Sísmico, Evaluación, Rehabilitación de Estructuras
8
Figura 1: Ecuador, zonas sísmicas para propósitos de diseño y valor del factor de zona Z
La mayoría del territorio del Ecuador se encuentra ubicado en una zona de
alto peligro sísmico, como se evidencia en la NEC-SE-DS, en la Figura 1.
La vulnerabilidad o susceptibilidad al daño de muchas edificaciones que
tienen un alto grado de exposición por estar en su mayoría situadas en
ciudades con alta peligrosidad sísmica como Quito, Guayaquil y todas las
ciudades costeras, de aquellas construidas antes de la promulgación de los
códigos de la construcción o de aquellas que no han sido diseñadas
apropiadamente y que a lo largo de su vida han sido reformadas, ampliadas
o que han sufrido un cambio en el tipo de uso, distinto al contemplado en el
diseño.4
2.2.3. Levantamiento de Información y Ensayos
El levantamiento de información corresponde a la recopilación de
información disponible tal como planos estructurales y arquitectónicos
actualizados de acuerdo a lo construido, con las especificaciones y
propiedades mecánicas de los materiales estructurales constituyentes de los
elementos encontrados, y los cálculos correspondientes al diseño que
4 Fuente: Norma Ecuatoriana de la Construcción, Riesgo Sísmico, Evaluación, Rehabilitación de Estructuras
9
demanda la estructura, memorias de cálculo, estudios de suelos y diversos
documentos técnicos de vital importancia para el estudio de vulnerabilidad
estructural, debe ser obtenida de acuerdo a ASCE 41.
Se debe realizar visitas técnicas de inspección a las edificaciones donde se
pueda establecer criterios básicos para el desarrollo del estudio.
Adicionalmente en estas visitas técnicas se verificaran las dimensiones de
los elementos principales de la estructura así como la ubicación y
distribución del refuerzo de acero corroborando la información de los planos
estructurales.
Se deberá ubicar las zonas estratégicas para la ejecución de ensayos
parcialmente destructivos y no destructivos para las evaluaciones de
patología estructural. Para ello se llevaron a cabo exploraciones con equipos
de detección de refuerzo mediante técnicas no destructivas. Así mismo es
necesario verificar que el sistema estructural de la edificación corresponde a
pórticos de hormigón resistentes a momento.
La configuración estructural y las posibles deficiencias pueden ser evaluadas
mediante los métodos presentados en ASCE 31 o FEMA 310.
La información correspondiente a ensayos deberá incluir fotos de todas las
incidencias y fases del proceso de toma de muestras, identificadas con la
fecha y el tipo de elemento estructural (vigas, losas, columnas, muros de
carga y cimentaciones), y cualquier otra información de importancia.
Estudios de suelos y geotécnicos.- Si la edificación fue construida sin
contar con estudios de suelos, el mismo deberá ser realizado en la obra ya
construida, y evaluar las fundaciones existentes de acuerdo a sus
resultados.
Levantamiento de los Elementos de Hormigón.- Informe de las
condiciones que presentan los miembros estructurales y obtención de la
resistencia de los diferentes elementos que la componen, según los
siguientes casos:
a) Edificios sin Pruebas y Ensayos Comprobatorios. El levantamiento
estructural de las edificaciones construidas sin documentación
10
comprobatoria del control de calidad de los elementos que componen
la estructura, se realizará mediante uno de los siguientes métodos:
Pruebas Destructivas. Realización de ensayos a muestras de núcleos
extraídas de los elementos estructurales más críticos, siguiendo el
procedimiento establecido en las normas ASTM C 42,C 42M y ASTM
C 823, y de acuerdo a la siguiente proporción por cada nivel:
-15% de los elementos verticales sismorresistentes (muros y
columnas), cuya selección se hará en ambas direcciones.
- Un núcleo por cada 15 m3 para el caso de las vigas.
- Un núcleo por cada 150 m2 para el caso de las losas.
Pruebas no destructivas. Realización de ensayos al 25% de los
elementos estructurales de cada nivel, mediante equipos aprobados,
las cuales serán permitidas siempre y cuando se complementen con
ensayos de núcleos de al menos el 5% de los elementos verticales
sismorresistentes, un núcleo por cada 30 m3 de las vigas y uno por
cada 300 m2 de las losas, escogidos entre los mismos elementos
seleccionados en las pruebas no destructivas, pero en ningún caso
serán menos de un ensayo por cada tipo de elemento estructural por
nivel, o uno en cada dirección en el caso de muros y columnas. Se
deberá realizar una correlación de los datos obtenidos en las pruebas
no destructivas, con los valores de rotura obtenidos en los núcleos
extraídos. El informe de estas pruebas deberá estar acompañado del
último certificado vigente de los equipos utilizados durante el
procedimiento.
b) Edificaciones con Pruebas y Ensayos Comprobatorios. Cuando el
evaluador estructural obtenga información confiable de registros, en
original, de una cantidad representativa de las pruebas realizadas a
probetas tomadas durante el vaciado del hormigón en la construcción
(tres por cada 7 m3 ), tanto por la hormigonera como por una
supervisión privada, en caso de que la hubiere, revisará la
documentación, constatará la fecha en que fue obtenida, y hará las
11
comprobaciones para analizar la veracidad de los valores de la
resistencia del hormigón obtenidos en la obra. En este caso será
requerido realizar pruebas adicionales no destructivas al 15% de los
elementos estructurales por nivel, seleccionando los más críticos.
Esta documentación formará parte de los documentos de la
evaluación.
Levantamiento de Armaduras.- Informe del levantamiento de la armadura
de los elementos estructurales construidos (vigas, losas, columnas y muros)
indicando cantidad, diámetro y grado, avalados por imágenes fotográficas
fechadas de cada elemento intervenido.
La cantidad mínima de elementos estructurales a los que se requerirá el
levantamiento de la armadura será del 70% de las columnas y muros de
hormigón armado, el 30% de las vigas, y el 10% de las losas.
En caso de que el levantamiento sea realizado mediante pruebas no
destructivas, con equipos de detección de barras de refuerzo en elementos
de hormigón armado, dichos equipos deberán ser capaces de presentar una
salida gráfica de los resultados, la cual será incluida en el informe técnico
presentado, para que pueda ser fácilmente interpretados por los ingenieros
estructurales encargados de la revisión. El informe de estas pruebas deberá
estar acompañado del último certificado vigente de los equipos utilizados
durante el procedimiento.
Levantamiento de Estructuras Metálicas.- En caso de edificaciones
construidas en estructuras metálicas o combinadas, se realizará una
evaluación visual según el FEMA 351 y 353, y se presentará un informe
sobre las condiciones de la estructura y los elementos que la componen,
muestreado con fotos, indicando al menos los siguientes datos:
a) Condición existente de los elementos metálicos, indicando si existen
señales de corrosión, dónde ocurren y el grado de la misma, así como
también cualquier señal del deterioro de la estructura.
12
b) Grado, espesores y dimensiones de todos los elementos de acero en
columnas y vigas, así como de las cerchas. No será requerido determinar el
grado del acero, siempre y cuando se asuma el tipo A36 para todos los
elementos metálicos.
c) Tipos de uniones utilizadas en cada elemento, indicando si son
atornilladas o soldadas, cantidad, diámetro y tamaño de los pernos,
dimensiones y espesores de las placas de apoyo, tipo de soldadura utilizada.
d) Conectores, riostras, correas, rigidizadores, y demás elementos.
Levantamiento de las Cimentaciones.- Para el caso particular de las
cimentaciones, se realizarán exploraciones para obtener muestras del
hormigón en al menos el 10% de las cimentaciones que correspondan a las
columnas analizadas, pero en ningún caso en menos de dos.
Adicionalmente, se deberá determinar la profundidad de cimentación, el
espesor y el área de la cimentación de las mismas.
2.2.4. Reforzamientos estructurales
La propuesta de reforzamiento se presentará en los planos
correspondientes, indicando claramente las partes a demoler y construir o
reforzar, detalles estructurales de las partes a reforzar, y las especificaciones
técnicas, con los detalles de las uniones de elementos nuevos con los
existentes, y demás informaciones pertinentes para la correcta ejecución de
los trabajos.
En caso de que la solución implique la utilización de materiales especiales
de reforzamiento, se presentarán las especificaciones de dicho material,
incluyendo los procedimientos constructivos que se seguirán para la
adecuación de la estructura, cumpliendo con las indicaciones de los
fabricantes.
La solución estructural propuesta, deberá cumplir con la normativa vigente,
además de los correspondientes al área de estructura. En ningún caso se
podrán iniciar los trabajos de reforzamiento hasta tanto sean aprobados los
planos que contengan la solución presentada.
13
Además de los planos estructurales de reforzamiento, se deberán presentar
las actualizaciones de los demás planos y cálculos de las instalaciones u
otras partes de la edificación que hayan sufrido modificaciones a
consecuencia de los cambios a los que será sometida la estructura, tales
como fachada, arquitectura, estacionamientos e instalaciones generales,
entre otras, para fines de revisión técnica.
2.3. CRITERIOS BÁSICOS PARA LA EVALUACIÓN VISUAL RÁPIDA
DE ESTRUCTURAS
Una evaluación visual rápida busca identificar, inventariar y clasificar la
estructura de acuerdo a parámetros visuales de riesgo sísmico para lo cual
el profesional estará debidamente entrenado.
La norma NEC SE RE en su capítulo 7, sugiere el uso de:
-Los métodos que se presentan en FEMA 154
-La metodología publicada por el Grupo Nacional de Defensa para los
Terremotos, Italia (GNDT)
2.3.1. Forma de Evaluación según el FEMA 154:
El método usado en los Estados Unidos por el Federal Emergency
Management Agency (FEMA), conocido como FEMA-154, es un método
cualitativo, el cual para la determinación de si se reforzará la edificación lo
hace a través de un índice, si el resultado de la evaluación es menor o igual
que dos (≤ 2) hay que usar un método más detallado que conlleva el análisis
de la edificación con análisis primeramente lineal, si cumple no hay que
reforzar, si no cumple hay que hacer un análisis no lineal de la edificación, si
cumple no hay que reforzar y si no cumple definitivamente hay que
reforzarla. Si el índice de la metodología es mayor o igual que dos (≥ 2), no
necesita reforzamiento, el índice 2 significa que la edificación tiene una
probabilidad de 1 a 100 de que colapse.
El método maneja un formulario que contempla una descripción de la
edificación que incluye: localización, número de pisos, año de construcción,
área de construcción, nombre del edificio, uso, foto de la edificación, un
espacio para esquematizar irregularidades tanto en planta como en
14
elevación. También posee unos recuadros donde se señalará el uso, la
cantidad de persona que la ocuparán, los tipos de suelo, los tipos de
elementos no estructurales, 15 estructuraciones a contemplar, las cuales se
presentaran con los índices básicos de acuerdo al riesgo sísmico de la
localidad, luego presenta un recuadro donde están los factores de ajuste del
índice básicos por las siguientes características: altura media (4 – 7 niveles),
gran altura ( ≥ 8 niveles), irregularidades en elevación, irregularidades en
planta, ajuste por el año de la edificación ante de uso de la primera
normativa, ajuste por el año de construcción después de la normativa
vigente. Para estas evaluaciones se suministra la información para su uso,
aunque está hecha para los Estados Unidos, se va a extrapolar esa
información para nuestro país. Luego presenta el cuadro de ajuste por el tipo
de suelo, y por último se determina el índice final a través de una suma
algebraica de los valores involucrados. Conocido este índice final se
determina si no se necesita reforzar la edificación o si hay que utilizar otro
método como explicamos anteriormente.
Figura 2: Resumen de Evaluación de la Vulnerabilidad de una Edificación según el FEMA 1545
5 Metodología para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de edificaciones de hormigón armado existente, vol. XXXVI, núm. 2, abril-junio, 2011, pág. 256-375
15
Para el presente trabajo de investigación se descargó de la página del
municipio de quito el formato que contempla los parámetros anotados
anteriormente para el inmueble denominado “Ex Inda”:
100 101
102
103
104
105
106
107
108
109 Año de construcción:
110 Año de remodelación:
111
112
113 Cédula del evaluador
114 Registro SENESCYT
115
200 TIPOLOGIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL 207 C3
201 W1 208 PC
202 URM 209 S1
203 RM 210 S2
204 MX 211 S3
205 C1 212 S4
206 C2 X 213 S5
300
W1 URM RM MX C1 C2 C3 PC S1 S2 S3 S4 S5
302 4.4 1.8 2.8 1.8 2.5 2.8 1.6 2.4 2.6 3 2 2.8 2
303 ALTURA
303A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
303B N/A N/A 0.4 0.2 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.4 N/A 0.4 0.4
303C N/A N/A N/A 0.3 0.6 0.8 0.3 0.4 0.6 0.8 N/A 0.8 0.8
304 IRREGULARIDAD
304A -2.5 -1 -1 -1.5 -1.5 -1 -1 -1 -1 -1.5 -1.5 -1 -1
304B -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -1
305 CODIGO DE LA CONSTRUCCIÓN
305A 0 -0.2 -1 -1.2 -1.2 -1 -0.2 -0.8 -1 -0.8 -0.8 -0.8 -0
305B Construido en etapa de transición (desde 1977 pero antes de 2001) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
305C 1 N/A 2.8 1 1.4 2.4 1.4 1 1.4 1.4 1 1.6 1
306 SUELO
306A 0 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0
306B 0 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.4 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0
306C 0 -0.8 -0.4 -1.2 -1.2 -0.8 -0.8 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2 -1
307 2.8
400 GRADO DE VULNERABILIDAD401
402
403 X
404
Referencia del formulario: FEMA154 (2002). Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards – A Handbook. 2nd edition. FEMA & NEHRP report, ATC, California
ANEXO N°1
Debido a la falta de planos e información del inmueble, se sugiere proceder a ejecutar los ensayos y
realizar el modelado del inmueble para confirmar a mayor profundidad el estado de la estructura.
OBSERVACIONES:
MADERA
Mampostería sin refuerzo
Mampostería reforzada
Mixta acero-hormigón o mixta madera-hormigón
Pórtico Hormigón Armado
Pórtico H. Armado con muros estructurales
S menor a 2,3
S entre 2,3 y 2.5
S mayor a 2,5
Pórtico Acero Laminado
Pórtico Acero Laminado con diagonales
Alta vulnerabilidad, requiere evaluación espacial
Media vulnerabilidad
Baja vulnerabilidad
Pre-código moderno ( construido antes de 1977) o auto construcción
Irregularidad vertical
MUNICIPIO DEL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO
EVALUACIÓN VISUAL RÁPIDA DE VULNERABILIDAD SISMICA PARA EDIFICACIONES DENTRO DE UN REGIMEN
TRANSITORIO Y ESPECIAL PARA EL RECONOCIMIENTO DE EDIFICACIONES EXISTENTES EN EL DISTRITO
METROPOLITANO DE QUITO
Edifico "Ex Inda"
Nombre del evaluador
PUNTAJE FINAL
gran altura (mayor a 7 pisos )
mediana altura (4 a 7 pisos )
PUNTAJES BÁSICOS, MODIFICADORES Y PUNTAJE FINAL S
FOTOGRAFÍAS
baja altura (menor a 4 pisos )
Geovanny A. Haro171577081-2n/a
Pórtico Acero Laminado con muros estructurales hormigón
Pórtico Acero con paredes de mampostería de bloque
LMU - 21 / REE
Pórtico Acero Doblado en frío
Nombre de la Edificación:
Dirección:
Sitio de referencia:
Tipo de uso:
DATOS DEL PROFESIONAL
Pasaje León Vivar N22-30Cerca al Parque General "Julio Andrade"Oficinas11 niveles
3129.74 m21982En Proceso
Pórtico H. Armado con mampostería confinada sin refuerzo
H. Armado prefabricado
TIPOLOGÍA DEL SISTEMA ESTRUCTURALPARÁMETROS CALIFICATIVOS DE LA ESTRUCTURA
puntaje básico
Código:
ESQUEMA ESTRUCTURAL EN PLANTA Y ELEVACIÓN DE LA EDIFICACIÓN A EVALUARSE DATOS EDIFICACIÓN
Área construida:
Número de pisos:
Tipo de suelo D
Tipo de suelo E
FIRMA RESPONSABLE EVALUACIÓN
DATOS CONSTRUCCIÓN
301
Post código moderno (construido a partir de 2001)
Irregularidad en planta
Tipo de suelo C
N +23,49PISO No 6
N +20,28PISO No 5
N +17,07PISO No 4
N +13,90PISO No 3
N +10,68PISO No 2
N +7,51PISO No 1
N +4,22MEZZANINE
N +0,21PLANTA BAJA
N +26,71PISO No 7
N +29,88TERRAZA
N +32,13CUARTO DE
MÁQUINAS
N -3.85SUBSUELO
A D
4,16 5,62 7,54
38,5
2
4,7
9
E
5,64
B C
N +34,67
25,3
61
3,0
10
,55
3,9
1
Figura 3: Informe de Vulnerabilidad según el FEMA 154 (2002) para la estructura Ex Inda.
16
2.3.2. Fases de Evaluación:
Primera fase:
Levantamiento topográfico: Este trabajo deberá ser realizado por personal
con experiencia, que maneje los equipos e instrumentos en el levantamiento
y tenga conocimiento del sistema informatizado para el proceso de dibujo y
representación, lo que permitirá obtener una representación gráfica del
inmueble a ser levantado.
Producto: Plano(s), en formato A1 y A3 a escala adecuada para su correcta
interpretación.
Levantamiento plani-altimétrico de fachadas: Este trabajo deberá ser
realizado por personal con experiencia, que maneje los equipos e
instrumentos en el levantamiento y, tenga conocimiento del sistema
informatizado para el proceso de dibujo y representación.
Producto: Plano(s) en formato A1 y A3 a escala adecuada para su correcta
interpretación planos en 3d de la topografía si el terreno lo requiere o el
proyecto.
Levantamiento fotográfico: Constituye el registro de fotografías del estado
actual del área de estudio, incluye las fachadas y las áreas de su entorno
inmediato del área de intervención.
Producto: Levantamientos fotográficos en formato A1 y A3 a escala
adecuada para su correcta interpretación, ubicación de las fotografías en
plano referencial.
Estudio Estructural: La investigación consistirá en la recopilación IN-SITU de
la información necesaria para determinar el estado de la estructura y su
conservación por medio de la investigación preliminar y detallada de la
estructura identificando indicios anómalos como fisuras, grietas, desplomes,
eflorescencias y patologías de la edificación en general, así como el análisis
y auscultación profunda de las intervenciones anteriormente realizadas en la
estructura.
17
Se establecerá un plan de exploraciones o prospecciones, en elementos
estructurales del o de los sistemas estructurales existentes, acabados y
complementarios que a criterio de los especialistas se requiera investigar.
La exploración a realizarse, si fuera el caso, se encasillará dentro de las
siguientes recomendaciones:
Los ensayos deben partir del criterio de causar el menor daño a la
edificación y que no se conviertan en otro agente de deterioro.
Localizar en planos, ejecutar los detalles respectivos de cada una de
las prospecciones y describir los hallazgos (Mapa de Prospecciones).
Comparación de ensayos que clarifiquen y confirmen los resultados
entre sí.
Evitar en lo posible los ensayos altamente invasivos o destructivos en
la estructura.
Documentar fotográficamente cada una de las prospecciones y
hallazgos.
Producto: Memoria estructural donde se expresarán en un documento en
formato A1, A3, A4, los criterios de cálculo optados para este proyecto, el
sistema constructivo a seguir, su técnica de ejecución, empleo de materiales,
etapas de trabajo y aproximación de tiempos.
Estudio de suelos si el proyecto lo amerita: De ser necesario se presentará
un Informe Técnico de Suelos, que contemple perforaciones necesarias, con
ensayos SPT, toma de muestras y ensayos varios.
Producto: Informe técnico del laboratorio en formato A4 responsable del
análisis de las muestras.
Segunda fase:
De ser el caso y de requerirse cualquier intervención en el inmueble, se
presentará el proyecto estructural de reforzamiento del inmueble, el proyecto
definitivo de cálculo, diseño, detalle y especificaciones técnicas de los
elementos que serán usados para el reforzamiento.
18
Los planos de propuesta constructiva y estudios estructurales incluirán: el
diseño de los elementos, cimentación, vigas, losas, cubiertas si el proyecto
lo requiere y el criterio estructural general del proyecto, que ha de
expresarse en detalles de los aspectos más significativos, los elementos
soportantes.
La memoria estructural contendrá los siguientes aspectos generales si el
proyecto lo amerita:
Identificación visual de fisuras o hundimientos de la estructura
existentes.
Levantamiento y dibujo de la geometría estructural de la estructura
existente.
Reconocimiento y evaluación del comportamiento de la estructura
existente.
Trabajo técnico de seguimiento conjuntamente con profesionales
asignados para cada área a intervenir.
Sondeo para conocer selectivamente los materiales utilizados.
Localizar los puntos críticos de la estructura existente.
Registro fotográfico de daños (si los hubiera) en los sistemas de las
estructuras.
El Relevamiento estructural incluirá:
Prueba de detección de armaduras y recubrimientos
Ensayo de esclerometría.
Prueba de carbonatación y determinación del grado de corrosión.
Análisis estructural y diseño sísmico minucioso que permita determina
la vulnerabilidad sísmica del edificio, colateralmente poder determinar
la capacidad de carga en función de las características de cada uno
de los elementos componentes.
El producto final abordara los siguientes aspectos:
Mediante el uso del programa ETABS o similares se realizará el
modelamiento estructural lo más cercano a la realidad tanto en
dimensiones como en materiales constructivos, a fin de estudiar el
19
efecto de aplicación de las cargas verticales y especialmente
sísmicas, de acuerdo a la actual Norma Ecuatoriana de la
Construcción.
Se adjuntarán los siguientes documentos:
Planos de detalles constructivos y propuesta de reforzamiento
estructural (de ser el caso).
Memoria técnica de cálculo y diseño estructural del edificio.
Descripción de la técnica de rehabilitación estructural a ser aplicada
en la edificación existente.
Resumen de materiales.
Presupuesto de la obra estructural.
Análisis de precios unitarios de la intervención estructural.
Registro fotográfico general.
2.4. MARCO LEGAL: CÓDIGOS, LEY, REGLAMENTOS,
ORDENANZAS
Norma Ecuatoriana de la Construcción: En nuestro país, el
Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda mediante Acuerdo
Ministerial número 0047 del 10 de enero de 2015, publicado en el
Registro Oficial N°413, dispuso la aplicación obligatoria en todo el
país de 10 capítulos de norma NEC 11, para el presente estudio, la
norma de entonces recibió algunas actualizaciones llegando al actual
capítulo tres: Rehabilitación Sísmica de Estructuras (Código: NEC SE
RE) el cual indica la metodología que debe ser seguida para la
inspección y evaluación de una estructura.
A más de la norma vigente en nuestro país, es necesario presentar
los reglamentos enmarcados en los pliegos objeto de la evaluación de
la estructura, estos son:
Normativa del Sistema Nacional de Contratación Pública: recoge
las condiciones contractuales de carácter general que son aplicables
para los procedimientos de contratación de Bienes y/o servicios
contratados a través del procedimiento de Consultoría
20
Ley Orgánica del Sistema Nacional de Contratación Pública: Los
criterios de evaluación considerarán lo establecido en la LOSNCP; de
conformidad con esta norma se privilegiará la contratación de
profesionales ecuatorianos. Todos los títulos de educación profesional
del personal técnico, deben estar inscritos en el SENESCYT; y,
presentar copia notariada de los mismos.
TULAS: Elaboración del Estudio de Impacto Ambiental, ficha
Ambiental y Plan de Manejo Ambiental de acuerdo a los lineamientos
incluidos en la normativa ambiental vigente del Ministerio del
Ambiente (TULAS, Ley de Gestión ambiental etc.) y del Municipio del
Distrito Metropolitano de Quito.
Normas de Arquitectura y Urbanismo para el Distrito
Metropolitano de Quito: La presentación de planos, construcción de
espacios destinados a habitar suelo o edificación será en base a esta
norma, contemplados según la Ordenanza Nº3746.
El documento contiene las Reglas Técnicas para la presentación de
planos dentro de los procedimientos administrativos de habilitación de
suelo y edificación, del que destacamos:
Presentación de planos
La presentación de proyectos de habilitación de suelo y edificación, se
realizará en planos en papel impreso y en medio digital, y para su
aprobación y registro se sujetarán a las normas INEN 567, 568 y 569
y a las disposiciones de esta sección.
Planos estructurales
Deberán representar el diseño de la estructura del edificio, el armado
de sus elementos, detalles y especificaciones, debidamente acotados.
Todos los planos serán representados con nitidez absoluta, a fin de
facilitar su comprensión y ejecución de la obra.
Cuando el predio límite con quebradas o sea producto del relleno de
las mismas, se requiere la definición del borde superior de quebrada
proporcionada por la Dirección Metropolitana de Catastro.
Delimitación exacta de los linderos del predio y especificación de los
colindantes.
21
Especificaciones del número de pisos y tipos de cubiertas de las
construcciones existentes, afectaciones viales, líneas de alta tensión,
oleoductos, poliductos, acueductos, canales de riego, acequias,
quebradas, taludes, ríos.
Sección transversal de vías existentes y proyectadas en escala
opcional.
Cuadro de datos conteniendo superficies y porcentajes del área total
del predio a subdividir: área de afectación, área de vías, calzadas,
aceras, área de protección, área útil, área de lotes, área verde, listado
total de lotes con numeración continua, linderos (dimensiones del
frente, fondo, laterales de los lotes y superficies).6
6 Fuente: Normas de Arquitectura y Urbanismo para el DMQ, capítulo 1
22
CAPITULO III
3. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN
3.1. GENERALIDADES DEL EDIFICIO
El servicio de Gestión Inmobiliaria del Sector Público, INMOBILIAR ha
decidido destinar el inmueble denominado “Ex Inda” de propiedad del
Instituto Ecuatoriano de Reforma Agraria y Colonización (IERAC) para el
ministerio de Relaciones Exteriores, Comercio e Integración
considerando la localización cercana al Edificio Principal del MRECI y
tomando en cuenta que dispone de todos los servicios urbanos de
infraestructura básica, que por su ubicación permite fácil acceso al mismo
desde cualquier punto de la ciudad.
Este inmueble ha sido considerado para complementar las áreas a las
actuales necesidades del Ministerio de Relaciones Exteriores, Comercio
e Integración, para lo cual se evidencia la necesidad de realizar la
evaluación y los estudios de la vulnerabilidad sísmica que satisfagan los
requerimientos y parámetros establecidos por la Norma Ecuatoriana de la
Construcción NEC 2015.
Ubicación:
Figura 4: Ubicación del inmueble con Google Maps, Fuente: Autor
N
23
Este inmueble se encuentra ubicado en el Pasaje León Vivar N22-30,
entre las calles Jerónimo Carrión y Ramírez Dávalos, parroquia Mariscal
Sucre, cantón Quito, provincia de Pichincha.
El edificio corresponde a una estructura de hormigón armado construida
en 1982, el área del terreno es de 2.227,00 m2, el edificio a intervenir
cuenta con un área total de construcción aproximada de 3.129,74 m2,
comprendidos en 11 niveles (1 subsuelo, planta baja, mezzanine y 8
niveles superiores), cuenta con 2 ascensores con capacidad para 8
personas, al momento se encuentran fuera de servicio, el sistema
hidrosanitario del edificio se encuentra en mal estado de conservación, el
desalojo de las aguas residuales del edificio se lo hace a través de una
fosa séptica, ubicada debajo del ingreso.
El área útil del edificio es de 2.754,17 m2, el coeficiente de ocupación del
suelo en planta baja (COS PB) es de 60% y según el informe de
Regulación Metropolitana (IRM) el COS total es de 480%.
3.2. MODELAMIENTO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO
3.2.1. Levantamiento de Información
Para el presente estudio no se cuenta con planos estructurales, topográficos,
de instalaciones ni arquitectónicos, por tal razón como se describe en las
fases en las que se divide esta propuesta de rehabilitación se procede a
realizar el levantamiento geométrico del inmueble con equipos y personal
técnico, los cuales entregan la información correspondiente a:
- Niveles de entrepiso
- Ubicación de columnas, vigas, muros
- Dimensión incluido el recubrimiento de columnas y vigas
- Ubicación de ascensores, gradas
- Bajantes de aguas servidas y aguas lluvias
- Ducto de instalaciones eléctricas y electrónicas
A continuación se presenta una fachada e implantación de esta información,
los planos completos del inmueble se encuentran en el anexo 1:
Levantamiento Geométrico de Edifico Ex Inda.
24
Figura 5: Fachada Norte de la Estructura, Fuente: Autor
Figura 6: Subsuelo Nv. -3.81, Fuente: Autor
N +29,88TERRAZA
N +32,13CUARTO MAQ.
N +26,71PISO No 7
N +23,49PISO No 6
N +20,28PISO No 5
N +17,07PISO No 4
N +13,90PISO No 3
N +10,68PISO No 2
N +7,51PISO No 1
N +4,22MEZZANINE
N +0,21PLANTA BAJA
N -3,81SUBSUELO
FACHADA NORTE
25
Evaluación Visual, rápida y simple:
Al realizar la inspección visual se puede apreciar que la estructura se
encuentra estable, no existe evidencia de fallas críticas en la mayoría de sus
elementos estructurales que pueda afectar su estabilidad, sin embargo se
detecta una fisura importante ubicada en la unión viga-columna en la
fachada norte del piso 7, como se puede apreciar en la figura 3.
Figura 7: Imágenes de elemento estructural y mampostería con problemas de fisuras, Fuente: autor
La estructura del edificio consta de:
Pórticos de hormigón armado en dos direcciones
Losa alivianada en dos direcciones con bloque liviano de 0.40X0.20
formando cajones de 0.40x0.40
Vigas peraltadas acarteladas y vigas banda
Losa maciza sobre el área de ducto de gradas, ascensores, hall de
ingreso a cada uno de las plantas altas de edificio y ductos existentes.
VIGA
COLUMNA
26
El ducto de ascensores consta de una estructura especial aporticada
constituida por vigas peraltadas apoyadas sobre columnas tipo
diafragma, con mampostería intermedia entre viga y viga (Figura 4).
Figura 8: Imágenes de viga acartelada, losa alivianada en dos direcciones, losa maciza y estructura aporticada en ducto de ascensores. Fuente: Autor
Existe un ducto adicional conformado por paredes de hormigón armado que
funciona como un muro estructural, en el cual se apoyan las vigas de la losa
alivianada que se une con la maciza.
La estructura de las gradas es de hormigón armado apoyada en vigas y
columnas que a su vez se apoyan en el pórtico del ducto de los ascensores.
Figura 9: Imágenes de ducto de hormigón armado (muro estructural). Fuente: Autor
0.40 0.40
27
Se tiene una losa maciza sobre el área perteneciente a ducto de
gradas, ascensores, hall de ingreso a cada uno de las plantas altas de
edificio y ductos existentes.
Figura 10: Losa Maciza en cuarto de Máquinas. Fuente: Autor
Anomalías encontradas en el edificio
En las Fachadas existe presencia de humedad, que se refleja en su
recubrimiento afectando a columnas, losa, vigas y mampostería produciendo
filtraciones.
Figura 11: Fisuras a la intemperie Terraza Accesible Piso 8. Fuente: Autor
LOSA MACIZA
28
Figura 12: Fachada Principal. Fuente: Autor
También se observa fisuras en la unión viga mampostería, losa
mampostería, columna mampostería por el cambio de rigidez.
Figura 13: Unión Viga – Mampostería piso 8 terrazas. Fuente: Autor
Figura 14: Losa de Cubierta-Armadura Expuesta piso 9 (Cuarto de Máquinas). Fuente: Autor
VIGA - MAMPOSTERIA
29
Figura 15: Armadura expuesta piso 9 (Cuarto de Máquinas). Fuente: Autor
Patologías detectadas en el inmueble
En la inspección visual se detectaron un gran número de patologías,
las mismas que están anotadas en el Anexo 2: Patologías detectadas en el
Edificio Ex Inda, a continuación se expone en fotos las patologías más
preocupantes las mismas que han sido tomadas en todo el inmueble y en
diferentes pisos.
EFLORESCENCIAS: El edificio se encuentra deteriorado y presenta
patologías en el hormigón tanto al exterior como en el interior afectando
hasta sus elementos estructurales producto de factores ambientales y la falta
de mantenimiento.
Figura 16: Ducto de Ascensores piso 8. Fuente: Autor
30
Figura 17: Ducto Adicional Piso 8 al Subsuelo. Fuente: Autor
Figura 18: Cubierta piso 8. Fuente: Autor
FILTRACIONES: Son evidentes en el cielo raso, se presenta por no
estar bien sellada las tuberías de desagüe que también afecta la losa
31
Figura 19: Piso 3 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. Fuente: Autor
Figura 20: Piso 6 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. Fuente: Autor
Figura 21: Piso 3 Presencia de Filtraciones en Losa de Entrepiso. Fuente: Autor
Figura 22: Piso 2 Presencia de Filtraciones en Viga y Mampostería. Fuente: Autor
32
Figura 23: Piso 2 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. Fuente: Autor
HUMEDAD EN RECUBRIMIENTOS:
Figura 24: Piso 1 Presencia de Humedad en Columnas. Fuente: Autor
Figura 25: Piso 1 Presencia de Humedad en Antepecho. Fuente: Autor
33
Figura 26: Mezanine Presencia de Humedad en antepecho. Fuente: Autor
DISGREGACIONES DE MATERIAL
Figura 27: Piso 8 Desprendimiento de Enlucido. Fuente: Autor
Figura 28: Piso 3 Disgregación de Hormigón en vigas. Fuente: Autor
34
3.2.2. Ensayos de los elementos estructurales
Los ensayos ejecutados corresponde a los enunciados en la introducción y
que son los mínimos necesarios para el modelamiento estructura, el informe
de los mismos se adjunta en el Anexo 3: Resumen de ensayos ejecutados
en el Edifico Ex Inda; a continuación se describe los ensayos realizados en
la estructura junto con la imagen de la prueba.
Estudio de Mecánica de Suelos
Localización: Loseta de compresión en subsuelo.
Profundidad: 15.00 m
Figura 29: Extracción de núcleo en losa descanso de escaleras. Fuente: Autor
Figura 30: Pruebas de Carbonatación en hormigón de elementos estructurales. Fuente: Autor
35
Figura 31: Ensayo de Escáner en Vigas. Fuente: Autor
Figura 32: Ensayo de Esclerometría en Columnas. Fuente: Autor
3.2.3. Modelación de la estructura con ETABS V 9.7.4
El modelo espacial final representa la estructura real de la obra, con los
elementos estructurales del edificio, vigas, nervios, losa de entrepiso, y
columnas, la información de la sección transversal de cada elemento,
cargas, materiales y demás parámetros necesarios para el análisis
estructural.
36
Modelo estructural estado actual
Este modelo refleja el presente estado de la estructura, considerando todos
los factores componentes de la misma como las dimensiones reales de sus
elementos estructurales (vigas, columnas, nervios y losas), los materiales de
los que esta constituidos y las solicitaciones que está soportando de acuerdo
a los parámetros de la actual NEC 2015.
Figura 33: Modelo Estado Actual edificio Ex-Inda. Fuente: Autor
37
Figura 34: Dimensión de columnas y vigas del edificio Ex-Inda. Fuente: Autor
ANALISIS POR CARGA VERTICAL
El Análisis Estructural por carga vertical contempla los estados básicos de
carga muerta y carga viva:
Carga Viva:
Se toma una carga viva de acuerdo a la NEC_SE_CG para “Edificios de
Oficinas” correspondiente a 2.40kN/m2=0.24ton/m2.
Cubiertas Planas inclinadas y curvas 0.70kN/m2=0.07ton/m2.
38
Se ha considerado también una carga adicional de granizo S=ρs*Hs, para
una capa de 10cm=0.10ton/m2.
Tabla 1: Carga viva de acuerdo con la ocupación o los usos. Fuente: NEC-SE-DS
Peso Propio del Sistema Tradicional
Se denomina sistema tradicional al que consiste en nervios y alivianamientos
a través de bloques o casetones. Los nervios (en dos direcciones) de
hormigón se apoyan sobre las vigas principales y se funden
monolíticamente.
A continuación se calcula el peso propio de la losa alivianada de 30cm, con
alivianamientos de 40x40cm, nervios de b=10cm y una loseta de compresión
de 5cm:
Figura 35:: Sección de losa alivianada para el cálculo del peso propio. Fuente: Autor
Material Vtot (m3) Valiv (m3) Vh (m3) γh (ton/m3)
W (t/m2)
Hormigón 1*1*0.2=0.20 0.4*0.4*0.25*4=0.160 (0.20-0.160)=0.04 2.4 0.096
Alivianamiento (40x20x25)cm
- 0.4*0.4*0.25*4=0.160 - 0.9 0.144
TOTAL 0.24
Tabla 2: Calculo del peso propio de la losa. Fuente: Autor
39
Carga Muerta Adicional por mampostería:
Se ha revisado la longitud y área de mamposterías (piso-techo, antepechos
de ventanas medias y antepechos de ventanas altas) y vidrio en los distintos
niveles, de acuerdo a los planos arquitectónicos, y se obtuvo las siguientes
cantidades:
Tabla 3: Peso aportante por mampostería y vidrio. Fuente: Autor
Para obtener los valores anteriores, se debió calcular el peso de
mampostería por m2, de acuerdo al siguiente gráfico:
Figura 36: Esquema de mampostería por m2. Fuente: Memoria de Cálculo Conjunto Habitacional Arrayanes.
Peso Unitario Bloque Hueco de hormigón alivianado=8.5 kN/m³.
𝑃𝑒𝑠𝑜
𝐵𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒=
8.5
9.96
𝑘𝑁 ∗ 𝑇
𝑚3 ∗ 𝑘𝑁∗ 0.40 ∗ 0.20 ∗ 0.20 = 0.014
𝑇𝑜𝑛
𝑏𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒
W bloques/m2= 12bloques*0.014ton/bloques= 0.17 T/m².
Peso Unitario Mortero, Cemento Compuesto y arena 1:3 a 1:5= 20
kN/ m³=2T/ m³.
LOSA SOBRE DESCRIPCIÓN Longitud (m) Area (m2) q (t/m2) Peso (t) Peso (t/m2)
Pared Piso-Techo 57.9 214.23 0.20 42.85
Pared Antepecho Bajo 15 7.50 0.20 1.50
Losa 379.65
Pared Piso-Techo 63.2 233.84 0.20 46.77
Pared Antepecho Bajo 14.5 7.25 0.20 1.45
Losa 371.65
Pared Piso-Techo 52.9 195.73 0.20 39.15
Pared Antepecho Bajo 22.45 11.23 0.20 2.25
Losa 344.65
Pared Piso-Techo 53.12 196.54 0.20 39.31
Pared Antepecho Bajo 21.23 10.62 0.20 2.12
Losa 311.28
PISO 2 ( N+10.68) 0.13
AREAS EDIFICIO EX INDA
PISO 1 ( N+7.51)
0.12
0.12
SUBSUELO ( N+0.21)
MEZZANINE ( N+4.22) 0.13
40
Wmasilla/m2= (0.015m*1m*0.20m*4+0.015m*0.20m*0.20m*10)*2ton/
m3= 0.03 T/m².
W pared/m2= 0.2 ton/m².
Carga Permanente Adicional
Las sobrecargas en las distintas edificaciones corresponden principalmente
a:
- Peso Unitario Contrapiso de hormigón ligero simple, por cada cm, de
espesor=0.16 kN/m²=0.016 t/m². (e=1cm).
- Peso Unitario Baldosa de cerámica, con mortero de cemento, por cada cm,
de espesor=0.20 kN/m²=0.02 t/m². (e=1cm).
-Peso Unitario Cieloraso, de yeso sobre listones (incluidos los
listones)=0.20kN/m²=0.20kN/m²=0.02t/m².
-Instalaciones eléctricas e hidrosanitarias, se considera conservadoramente
una carga de 0.10 t/m2.
La Carga permanente adicional estimada es de:
0.016+0.020+0.020+0.100=0.156 t/m2.
Resumiendo los valores antes calculados se obtiene la carga muerta:
LOSA SOBRE
Mampostería (t/m2)
Carga permanente
adicional (t/m2)
Losa (t/m2) Peso Propio (t/m2)
Wtot (t/m2)
Wapl (t/m2)
PLANTA BAJA
0.12 0.156 0.24 0.642 1.158 0,405
MEZZANINE 0.13 0.156 0.24 0.638 1.164 0,407
PISO1 A 8 0.13 0.156 0.24 0.635 1.161 0.406
CUBIERTA 0 0,156 0.24 0.588 0.984 0,344
Tabla 4: Resumen de carga muerta que actúa en el edifico Ex Inda. Fuente: Autor
41
Figura 37: Ingreso de Carga Viva en la Estructura. Fuente: Autor
Análisis Estructural por Carga Sísmica
Es necesario tomar en cuenta para toda estructura la acción sísmica que
pueden afectar el desempeño de la misma, estas consideraciones permiten
conocer el comportamiento de los elementos estructurales y no estructurales
ante este tipo de solicitaciones.
El sistema estructural está compuesto de vigas y columnas de
hormigón armado.
Teniendo como material constituyente de los elementos estructurales
el hormigón es necesario tomar en cuenta las secciones agrietadas.
- 0.5 Ig para vigas (considerando la contribución de las losas, cuando
fuera aplicable)
- 0.8 Ig para columnas
- 0.6 Ig para muros estructurales (se aplicará en los dos primeros pisos
y en el subsuelo, para el resto de pisos puede considerarse igual a la
inercia no agrietada).7
7 NEC_SE_DS (PELIGRO SISMICO), 6.1.6.b Inercia de las secciones agrietadas, pág. 54
42
Para el análisis por carga sísmica se aplica en las dos direcciones
denominadas Sismo X y Sismo Y.
Definición de Cargas Estáticas
Para la definición de las cargas estáticas correspondientes a la estructura se
ha seguido los lineamientos de la NEC 15, como a continuación se describe:
Cortante Basal:
𝑣 =𝐼 ∗ 𝑆𝑎
𝑅 ∗ 𝜑𝐸 ∗ 𝜑𝑃∗ 𝑊
Factor de Importancia por uso de la edificación es I=1
Tabla 5: Tipo de uso, destino e importancia de la estructura. Fuente: NEC-SE-DS
Zonificación Sísmica Z=0.40
Tabla 6: Valores del factor Z en función de la zona sísmica. Fuente: NEC-SE-DS
Período de Vibración (T):
43
Para pórticos espaciales de hormigón armado sin muros estructurales
ni diagonales rigidizadoras Ct=0.055 y α=0.90
𝑇 = 𝐶𝑡 ∗ ℎ𝑛∝
𝐶𝑡 = 0,055
hn = 38.05 m (altura total de la edificación)
α= 0,75
T = 0.8426 seg.
Tabla 7: Valores para Ct y α en función del tipo de estructura. Fuente: NEC-SE-DS, Página 62
Factor de Reducción de Resistencia Sísmica R
R=8 para pórticos especiales sismo resistentes de hormigón armado
con vigas descolgadas.
Tabla 8: Factor de Reducción de Resistencia Sísmica Z. Fuente: NEC-SE-DS
Configuración Estructural
Irregularidad en planta (φp), una estructura se considera regular en
planta cuando no presenta ninguna de las irregularidades descritas en
la tabla 11 de la NEC_SE_DS_ (peligro sísmico), que en resumen
44
plantea que el centro de rigidez sea semejante al centro de masa,
para el Edificio Ex Inda se puede concluir de la figura 35 que:
φp=1
Figura 38: Configuración en planta de la Estructura. Fuente: Autor
Irregularidad en elevación (φE), una estructura se considera irregular
cuando la dimensión en la planta del sistema resistente en cualquier
piso es mayor que 1,3 veces la misma dimensión en un piso
adyacente según consta en la tabla 14 de la NEC_SE_DS_ (peligro
sísmico).
Figura 39: Configuración en elevación de la Estructura. Fuente: Autor
DUCTO ELEVADORES
DUCTO
ELÉCTRICO
DUCTO
ELECTRÓNICO
DUCTO
INSTALACIONES
SANITARIAS
DUCTO
PRESURIZACIÓN
ESCALERAS
DUCTO
CLIMATIZACIÓN
DUCTO
MECÁNICO
5.62 2.22 3.00 2.33 5.64
6.33 7.74 6.38
20.45
1.02
1.33
3.77
2.36
7.49
1.48
14.07
1.50
CB D EC' D'
45
Figura 40: Comprobación de irregularidad en elevación de la Estructura. Fuente: Autor
De los resultados obtenidos del Estudio de Suelos se tiene que es tipo
de suelo sobre el cual se encuentra asentada esta edificación es tipo
“E”, de acuerdo a la NEC15
Definición de Cargas Estáticas
Dentro del análisis dinámico de la estructura la determinación del tipo de
suelo donde se encuentra cimentada la edificación permite la determinación
de factores de sitio en concordancia con la zona sísmica de acuerdo a lugar
de ubicación en nuestro país.
Factores Fa, Fd y Fs con respecto al tipo de perfil de subsuelo.
Fa=1.14
Tabla 9: Factores de sitio Fa. Fuente: NEC-SE-DS
N -3,81SUBSUELO
b=14.11
a=20.53
a>1.3b
20.53>1.3*(14.11)
20.53>18.34
“Se comprueba la irregularidad
geométrica en elevación”
φEi=0.9
46
Fd=1.60
Tabla 10: Factores de sitio Fd. Fuente: NEC-SE-DS
Fs=1.90
Tabla 11: Factor del comportamiento inelástico del subsuelo Fs. Fuente: NEC-SE-DS
Definición de Coeficiente de Importancia I
Está previsto que la estructura una vez restaurada funcione como edificio
público, el mismo que frente a un evento sísmico considerable deberá seguir
operando, por tal razón de la tabla siguiente ¡se determina el coeficiente
I=1.3
Tabla 12: Categoría de edificio y coeficiente de Importancia. Fuente: NEC-SE-DS
47
Determinación del Cortante Basal de Diseño
Con los valores obtenidos en los procesos de análisis se calcula el cortante
basal de diseño:
𝑉 =𝐼 ∗ 𝑆𝑎
𝑅 ∗ 𝜑𝐸 ∗ 𝜑𝑃∗ 𝑊
I = 1.3
R=8
φe=0.9
φp=1
Sa=1.131
V=0.2042 W
Determinación del Espectro Sísmico
Se ha obtenido el Espectro Sísmico con los datos obtenidos y en base a la
Norma Ecuatoriana de la Construcción.
T Sa(inelástico) Sa(elástico)*[g] Sa(elástico) {sin g}
0 0.746 4.473 0.456
To 0.267 1.849 11.094 1.131
To 0.267 1.849 11.094 1.131
Tc 1.467 1.849 11.094 1.131
Tc 1.467 1.849 11.094 1.131
T 1.567 1.675 10.049 1.024
T 1.667 1.526 9.158 0.934
T 1.767 1.399 8.392 0.855
T 1.867 1.288 7.726 0.788
T 1.967 1.191 7.145 0.728
T 2.067 1.105 6.632 0.676
T 2.167 1.030 6.179 0.630
T 2.267 0.962 5.774 0.589
T 2.367 0.902 5.412 0.552
T 2.667 0.754 4.525 0.461
T 2.967 0.643 3.856 0.393
T 3.267 0.556 3.338 0.340
T 3.567 0.488 2.925 0.298
T 3.867 0.432 2.592 0.264
T 4.167 0.386 2.317 0.236
T 4.000 0.411 2.463 0.251
48
Tabla 13: Determinación del Espectro Sísmico. Fuente: Autor
Figura 41: Espectro Sísmico Elástico e Inelástico para el Edificio Ex-Inda. Fuente: Autor
Figura 42: Ingreso del Espectro Sísmico Generado para el Edificio Ex-Inda en el programa Etabs. Fuente: Autor
Determinación de k
El valor de k (coeficiente relacionado con el período de vibración de la
estructura T) se determina en función del periodo calculado de la estructura
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
VA
LOR
ES E
SPEC
TRO
T(SEG)
ESPECTRO EDIFICIO EX INDA
ELÁSTICO INELÁSTICO
49
y la tabla que proporciona la NEC_SE_DS (Peligro Sísmico) como se explica
a continuación para el edificio en estudio.
Periodo de vibración:
T = 0.8426 seg.
K=0.75+0.50T
K=0.75+0.50 (0.8426)
K=1.1713 seg
Con los valores del “cortante basal” y el valor de “k” procedemos a
ingresarlos en el programa como se muestra a continuación:
Figura 43: Ingreso del Cortante Basal para fuerza sísmica análisis estático y el valor de k. Fuente: Autor
50
3.2.4. Análisis e interpretación de resultados
Cálculo de Derivas de Piso
Para edificios de hormigón armado se establece una respuesta máxima
inelástica en desplazamientos, ΔM, causada por el sismo de diseño, la
misma que para el caso de edificios es de ΔM = 0.02.
Tabla 14: Valores de ΔM máximos, expresados como fracción de la altura de piso. Fuente: NEC-SE-DS
La modelación de la estructura evidencia que las secciones son suficientes
para las solicitaciones y cumple con deformaciones sin embargo esto no
sucede con las derivas de piso como se aprecia en las figuras siguientes,
donde el valor de deriva máxima es muy superior al permitido por la norma:
Figura 44: Derivas de piso SX. Fuente: Autor
ΔM= 0.75 R ΔE ≤ 0.02 (NEC-SE-DS pag. 69)
DERIVA MAXIMA EN X= 0.75*0.02347*8= 0.1408
51
Figura 45: Derivas de piso SY. Fuente: Autor
ΔM= 0.75 R ΔE ≤ 0.02 (NEC-SE-DS pag. 69)
DERIVA MAXIMA EN Y= 0.75*0.0260103*8= 0.1560
Se ha comprobado que la deriva máxima de la estructura supera el 2% de la
altura del piso, por lo que el dimensionamiento estructural requiere una
propuesta de reforzamiento que permita cumplir con los parámetros exigidos
en la actual Norma Ecuatoriana de la Construcción.
Propuesta de Reforzamiento
Para poder cumplir con los parámetros exigidos por la actual norma se
analizaron varias propuestas en conjunto con el área de arquitectura a fin de
que los cambios necesarios para la estructura sean considerados en los
cambios de fachadas arquitectónicas así como también que están sean las
más económicas pero que brinden la seguridad de sus ocupantes.
El objetivo del reforzamiento para la estructura en estudio, es la de rigidizar
la estructura en sentido “X” y sentido “Y”, para que la estructura tenga una
deriva de piso menor a la que se indicó anteriormente, y también para que
exista menor daño en la estructura ante un posible evento sísmico.
Para el reforzamiento se consideró poner muros de corte, por lo cual la
estructura va a adquirir mayor ductilidad.
52
Se propone 6 muros de corte internos como se muestra en la figura, así
como la creación de muros en los dos ductos de ascensor y cuarto de
basura, el espesor de este elemento es de 0.25m y los resultados de las
derivas se presentan en la siguiente tabla.
Figura 46: Derivas de piso SX. Fuente: Autor
ΔM= 0.75 R ΔE ≤ 0.02 (NEC-SE-DS pag. 69)
DERIVA MAXIMA EN X= 0.75*0.0021711*8= 0.01303
Figura 47: Derivas de piso SY. Fuente: Autor
ΔM= 0.75 R ΔE ≤ 0.02 (NEC-SE-DS pag. 69)
DERIVA MAXIMA EN Y= 0.75*0.0021393*8= 0.01284
53
Figura 48: Ubicación de muros estructurales en el inmueble. Fuente: Autor
Modos de Vibración
Para el chequeo de los modos de vibración en análisis dinámico la norma
recomienda, que en el primer modo, segundo modo de vibración exista una
traslación y el tercer modo debe existir rotación como es el caso del edificio
en análisis por lo que está cumpliendo este parámetro de chequeo análisis
dinámico.
También a través de las tablas que exporta el programa muestra cómo
trabaja el edificio en su modo de participación de masas.
54
Figura 49: Vista 3d en Planta del Tercer Modo de Vibración y Deformación Carga Viva. Fuente: Autor
Como se muestra la figura el modelo presenta rotación en el tercer modo de
vibración, se observa que el valor de Rz es mayor a las otras componentes
RX,RY.
Tabla 15: Tabla de Participación de Masas según modo de Vibración. Fuente: Autor
En el primer modo se observa que existe una rotación baja en RZ,
predomina traslación al igual que el segundo modo.
El tercero modo de vibración el valor predominante es Rz, el cual produce
rotación de la estructura.
La participación de masas está sobre el 80%.
Armadura de Refuerzo y Reforzamiento de la Estructura
A Pesar que el diseño y construcción del edificio se realizó con una diferente
norma y menos exigente a la actual (NEC 2015), el modelado lo más
55
cercano a la realidad, muestra que la mayoría de columnas no fallan sin
embargo se aprecia problemas con las columnas perimetrales.
Se debe tomar en cuenta que en la realidad no tienen falla actualmente, pero
se debe realizar un trabajo de impermeabilización y resanado de toda la
estructura para evitar el deterioro por agentes patógenos, por precaución,
dado que el programa simula un evento sísmico y de ocurrir este, la
estructura debe estar en las condiciones más óptimas para resistir las
solicitaciones mencionadas.
Figura 50: Armadura de Refuerzo Calculada por el programa. Fuente: Autor
Figura 51: Envolvente de Columna. Fuente: Autor
56
Reacciones en la base de la Estructura
Las reacciones en la base de las columnas permiten determinar la carga que
soporta la cimentación y si existiera alguna incidencia para la misma.
Figura 52: Reacciones en la base de la columna D4 Crítica. Fuente: Autor
Cheque de columna fuerte-viga débil
Este chequeo corresponde al diseño por capacidad en zonas sísmicas, que
de acuerdo al capítulo 21 del ACI recomienda cuánto más fuerte debe ser
una columna que la viga (resistencia nominal ante cargas laterales).
Según el diseño por capacidad la relación de las resistencias nominales de
las columnas sobre las vigas no debe ser menor que 6/5 (1.20), entonces,
teóricamente, el rango de 0 a 1.20 es inaceptable y requieren columnas
como mayor cuantía o mayor sección, rangos mayores a 1.20 son
adecuadas.
El programa Etabs permite el cheque de este parámetro mediante la opción
“Salida de diseño” como se indica en la siguiente imagen, en la que una de
las opciones corresponde a (6/5) Beam/Column Capacity Ratios que
corresponde a la Relación de capacidad dada por la sumatoria de (6/5).
57
Figura 53: Información de Diseño en el Programa Etabs. Fuente: Ingeniería Estructural, Morrison Ingenieros
Figura 54: Chequeo de diseño por capacidad del Edifico Ex Inda. Fuente: Autor
58
3.3. PROPUESTA DE CAMBIOS Y MODIFICACIONES
ESTRUCTURALES A FIN DE CUMPLIR LOS REQUERIMIENTOS
DE LA NORMA
3.3.1. Plan de mejoras para la estructura
Una vez concluido el modelado de la estructura, el plan de mejoras integra la
decisión estratégica sobre cuáles son los cambios que deben incorporarse a
los elementos estructurales para que continúen prestando sus servicios de
manera eficiente y trabajen en conjunto con los demás elementos.
Figura 55: Etapas que constituyen la solución de un problema patológico en estructuras de H.A. Fuente: Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón, Reparación y Refuerzo.
Este plan, además de servir de base para la intervención de los elementos
afectados, permite el control y seguimiento de las diferentes áreas y
acciones a desarrollarse para cumplir con los requerimientos exigidos por la
norma.
La intervención en la estructura se centra en tres puntos fundamentales:
La viga inclinada en el piso 7 que denominaremos como “reparación
localizada”, en este punto se contempla:
- Localización del área a intervenir
- Escarificación del hormigón y delimitación con el disco de corte
- Limpieza de las armaduras
59
- Encofrado
- Reconstrucción de la sección de la estructura
- Desmolde, retirada del encofrado y terminación de la reparación
- Curado
Las patologías detectadas en toda la estructura, indicadas en los planos de
patologías, anexo 3, lo denominaremos como “reparación superficial”,
contempla:
- Localización y preparación de las áreas a intervenir
- Acabado de la reparación
- Curado
Recubrimiento de elementos expuestos en el cuarto de máquinas y en los
nervios de las losas como se indica en el anexo 3: Planos, patologías
detectadas en todo el inmueble piso por piso, denominado como “reparación
profunda”, contempla:
- Localización del área a intervenir
- Escarificación del hormigón y delimitación con el disco de corte
- Limpieza de las armaduras
- Encofrado
- Saturación del substrato
- Reconstrucción de la sección
- Desmolde, retirada del encofrado y terminación de la reparación
- Curado
Materiales:
Hormigón, de cemento Portland es el material tradicionalmente usado en
reparaciones y refuerzos. En la gran mayoría de los casos, requiere una
dosificación que mejore algunas de sus características naturales. Puede que
sea necesario obtener altas resistencias iniciales, eliminar la retracción de
secado, lograr ligeras y controladas expansiones, elevada adherencia al
sustrato, baja permeabilidad y otras propiedades, normalmente obtenidas a
costa del empleo de aditivos y adiciones tales como plastificantes,
60
reductores de agua, impermeabilizantes, escoria de alto horno, cenizas
volantes, microsílica y, la clásica reducción de la relación agua/cemento.8
Aditivos, productos formulados para mejorar algunas propiedades de los
hormigones y morteros, tanto en el estado fresco como endurecido. Se
considera como aditivo todo producto adicionado hasta un máximo de 5 %
en relación a la masa de cemento. Por encima de ese porciento debe ser
considerado como adición y tener tratamiento distinto.
Los aditivos de mayor interés para las reparaciones, refuerzos y protección,
son los aceleradores de fraguado y endurecimiento, los retardadores, los
reductores de agua o plastificantes y los expansores.
Los aditivos impermeabilizantes también pueden ser usados, sin embargo,
en general reducen mucho la resistencia mecánica de los hormigones,
siendo más recomendados para morteros de protección sin función
estructural.
Morteros de base epoxi, Los tipos más comunes de morteros y grouting
para esa finalidad son los de base epoxi, generalmente ofertados en dos o
tres componentes; la resina (epoxi), endurecedor (amina y poliamidas) y
áridos seleccionados.
Estos morteros poseen excelente resistencia a ácidos no oxidantes y álcalis,
así como buena resistencia a algunos solventes orgánicos. Son atacados
por ácidos oxidantes, blanqueadores y ambientes muy alcalinos. La
resistencia térmica no supera los 70 °C.
Toleran pH en el intervalo de 2,0 a 10,0. Los epoxídicos presentan óptimas
propiedades físicas y mecánicas, además de adherencia muy buena a varios
tipos de superficies.
Silicatación, de la superficie del hormigón se entiende, una serie de
procedimientos similares, que tienen por objetivo tapar los poros
superficiales y endurecer las superficies del hormigón o mortero de piso y
contrapiso, impermeabilizándolos. Pueden también ser aplicados en
8 Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón, Reparación y Refuerzo, Helene Paulo; Pereira Fernanda, Capitulo 4, Pág. 1 de 25
61
superficie verticales, impermeabilizándolas y protegiéndolas. Los siguientes
productos pueden ser usados para la silicatación del hormigón:
- Metasilicato de sodio o potasio
- Tetrafluoreto de silicio
Adhesivos y Primer, Son materiales usados como puente de adherencia
entre otros dos, siendo en general uno de ellos sobre la superficie del
hormigón viejo, también llamado de sustrato. Ofrecen una mejoría sustancial
de la adherencia entre diversos materiales, tales como: hormigón
viejo/hormigón nuevo, acero/hormigón nuevo, hormigón viejo/mortero base
poliéster, etc. Los primeros, además de actuar como puente de adherencia,
pueden actuar como protectores del sustrato, o sea, como parte de un
sistema de protección de armaduras contra la corrosión.
Productos para anclaje y enmiendas de barras de acero, Son productos
para anclaje, en general de base polimérica, predominantemente poliéster
bicomponente, o de base cemento, ambos de pega rápida y ligeramente
expansivos.
Están disponibles para mezclar “in situ”, en la obra, o en forma de cartuchos
con el material ya dosificado.
3.3.2. Operacionalización de las Propuestas
Los Materiales para la rehabilitación en estructuras de concreto armado
pueden ser formulados para proveer una amplia variedad de propiedades.
Debido a que las propiedades afectan el comportamiento de la rehabilitación,
el escoger el material correcto requiere de un cuidadoso estudio.
62
Figura 56: Análisis de la Rehabilitación, principales etapas9
Consiste en definir estrictamente variables en factores medibles, para ello
analizaremos los tres puntos anotados anteriormente que afectan el
inmueble:
Viga Inclinada en Piso 7
Tabla 16: Operacionalización para la fisura de la viga inclinada en piso 7.
Patologías detectadas en toda la estructura
9 Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón, Reparación y Refuerzo, Helene Paulo; Pereira Fernanda, Capitulo 4, Pág. 1 de 25
* Viga
*Corrosión de armaduras
*Carbonatación
*Colapso del elemento
*Fisura pasiva
*Eliminar cuidadosamente el hormigón
comprometido, limpiando bien la superficie
*Efectuar protección de refuerzo expuesto
*Técnica de inyección: base epoxi
* Fisura longitudinal, distancia aproximada=15
Fisuración por retracción
hidráulica y térmica* Surgimiento de fisura en viga inclinada piso
7 cerca al apoyo
Pronóstico:
Manifestación Diagnóstico:
Actuaciones correctivas:
63
Tabla 17: Operacionalización para las eflorescencias detectadas en la estructura. Fuente: Autor
Tabla 18: Operacionalización para la disgregación detectada en la estructura. Fuente: Autor
* Losas, Muros, Pared
*Corrosión de la
armadura
*Eliminación de la fuente de agua que
penetra en el hormigón
*Impermeabilización de la superficie en
contacto con la fuente de agua
*Limpieza superficial del hormigón
*En sectores con corrosión de armadura
realizar una reparación profunda
*Acumulación de solución saturada de
hidróxido de calcio en la superficie del
hormigón.
*Formación de manchas
blancas por acúmulo de
carbonatos en la
superficie del hormigón
*Disminución del pH del
hormigón
Eflorescencia
Pronóstico: Actuaciones correctivas:
Manifestación Diagnóstico:
*Endurecimiento superficial (silicatización)
*Desagregación del árido
y de la pasta de
cemento.
*Exposición de la
armadura (cuando es
hormigón armado)
*Especificar hormigón con baja relación a/c
* Columnas, paredes,
pisos
*Remoción del hormigón desagregado
*Reparo superficial localizado y superficial
generalizado para reconstitución de la sección
perdida
Prevención:
*Disgregación *Desgaste superficial, incluido la pasta y los
áridos.
Pronóstico: Actuaciones correctivas:
Manifestación Diagnóstico:
64
Recubrimiento de elementos expuestos
Tabla 19: Operacionalización para el acero expuesto en la estructura. Fuente: Autor
3.3.3. Análisis Financiero
El análisis financiero es un procedimiento que permite detallar los valores
debido a materiales, mano de obra y equipo que se usarán en la
restauración del inmueble. Para ello fue necesario tomar mediciones de las
áreas a intervenir, consultar precios actuales de materiales, equipos,
rendimientos y salarios, los mismos que se expresan en el siguiente análisis
de precios unitarios.
*Resistencia inadecuada del hormigón
*Acortamiento de la vida
útil del refuerzo
*Reducción de la
capacidad portante del
elemento
*Cambios en el diseño original que no fueron
concluidos
Pronóstico: Actuaciones correctivas:
*La armadura se puede
corroer.
*Reforzar el elemento aumentando su rigidez
*Protección del acero de refuerzo
Manifestación Diagnóstico:
*Acero expuesto *Mala adherencia del acero de refuerzo con el
hormigón
* Losa, nervios
65
Presupuesto:
Tabla 20: Descripción de rubros para la propuesta de reforzamiento del Edificio Ex Inda.
Los rubros en el análisis de precios unitarios se detallan en el Anexo 4: Análisis de Precios
Unitarios para el Edifico Ex Inda, así como también se anexa la hoja de los salarios mínimos
de obra que corresponde a cada categoría por Ley, de acuerdo a la Contraloría General del
Estado.
RUBRO DESCRIPCION UNID. CANT.PRECIO
UNITARIOPRECIO TOTAL
A. OBRA PREVIA
A.1 LEVANTAMIENTO DE CERRAMIENTO PROVISIONAL m² 22.00 40.35 887.70
A.2ESPACIOS PROVISIONALES (BODEGA,OFICINA, ÁREA
CUIDADOR)m² 150.00 17.13 2,569.50
A.3 EXTERMINADOR DE ANIMALES RASTREROS Y BACTERIAS m² 2,130.00 2.10 4,473.00
ESTRUCTURALES
PREPARACIÓN DEL SUBSTRATO
E-1PREPARACION DEL SUBSTRATO POR ESCARIFICACIÓN
MANUALm2 4.44 15.31 67.98
E-2PREPARACION DEL SUBSTRATO POR ESCARIFICACIÓN CON
DISCO DE DESBASTE 0.5 cm DE ESPESORm2 49.54 15.16 751.03
E-3 PREPARACIÓN DEL SUBSTRATO LIJADO MANUAL m2 24.50 8.89 217.81
E-4DEMARCACIÓN DEL ÁREA DE REPARO CON DISCO DE
CORTEm 12.00 7.02 84.24
PROCEDIMIENTOS PARA LIMPIEZA DEL SUBSTRATO
E-5 LIMPIEZA DE SUBSTRATO CON CHORRO DE AGUA FRÍA m2 20.22 15.76 318.67
PROCEDIMIENTOS PARA REPARO Y REFUERZO DE LOSA
EN PISO 7
E-6INYECCIÓN DE FISURAS CON GROUT BASE EPOXI EN
ABERTURAS DE 10 A 40 mmm2 1.50 57.74 86.61
REPAROS ESTRUCTURAL POR INYECCIÓN DE FISURAS
E-7INYECCIÓN DE RESINA BASE EPOXI EN FISURAS DE 0.3 mm
A 9.0 mm DE ESPESORm 3.50 63.56 222.46
REPAROS DE ARMADURAS CORROÍDAS
E-8PROTECCION DE ARMADURAS CORROIDAS CON
HORMIGÓN CON ADICIÓN DE INHIBIDORES DE m3 0.75 48.75 36.56
PUENTES DE ADHERENCIA
E-9 PUENTE DE ADHERENCIA CON ADHESIVO BASE EPOXI m2 3.50 14.52 50.82
SUPERFICIES DE HORMIGÓN
E-10 LIJADO Y PULIDO CON LIJADORA ELÉCTRICA m2 12.00 2.04 24.48
E-11 PASTA DE ESTUCO m2 45.60 1.87 85.27
TOTAL 9,876.13
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
TABLA DE DESCRIPCIÓN DE RUBROS, UNIDADES, CANTIDADES Y PRECIOS PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DEL EDIFICIO EX INDA
NUEVE MIL OCHOCIENTOS SETENTA Y SEIS CON 13/100 DOLARES DE LOS ESTADOS UNIDOS DE NORTEAMERICASON
66
CAPITULO IV
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1.1. Conclusiones
Una vez concluida la evaluación del inmueble se confirma la hipótesis
planteada sobre el Edificio Ex Inda, la estructura soporta las cargas
de servicio con las exigencias de la actual NEC 2015.
No es necesario ningún tipo de reforzamiento estructural ya que se
comprueba que la actual configuración soportará las cargas previstas
para el uso de la estructura.
Ejecutadas las inspecciones visuales, visitas de campo y
levantamiento de la geometría del inmueble se destaca la presencia
de agentes patógenos que están afectando la calidad de los
materiales, así como a algunos elementos estructurales que podrían
poner en peligro a todo el inmueble de no ejecutarse una intervención
de las mismas.
La resistencia promedio obtenida de los ensayos esclerométricos y
núcleos extraídos para ser ensayados a compresión es de 280
kg/cm2, las armaduras están cumpliendo con la actual exigencia de la
NEC 2015, mientras que las pruebas de carbonatación indican que
los núcleos ensayados se encuentran en buenas condiciones por lo
que en el hormigón no ha tenido avance de la carbonatación.
El modelo estructural del inmueble fue realizado tomando en cuenta el
levantamiento geométrico, los valores de resistencia de los ensayos
ejecutados en los materiales, y fue sometida a los parámetros
actuales de la NEC-SE-DS, luego de lo cual la estructura presenta un
comportamiento estable, cumpliendo con las exigencias que pide la
norma para poder seguir prestando sus servicios siempre y cuando se
mantenga el uso y las exigencias expuestas en el presente trabajo
investigativo.
El tipo de reforzamiento propuesto al finalizar este estudio está
enfocado en reparar y proteger la estructura ya que las patologías
67
detectadas pueden poner en riesgo la estabilidad de algunos
elementos poniendo en peligro a los usuarios del inmueble.
4.1.2. Recomendaciones
A fin de reducir y mitigar las patologías detectadas en la estructura se
plantea las siguientes recomendaciones:
Se debe realizar una impermeabilización completa de todo el edificio
a nivel de mampostería losas de entre piso, cubierta, vigas y columna
al igual que diafragmas con el fin de impedir el avance de
eflorescencias y hongos.
Se debe hacer una desinfección de subsuelos y elementos
estructurales para eliminar eflorescencia y hongos.
Se debe realizar medias cañas en uniones de elementos de diferente
rigidez.
En la planta de subsuelo se debe hacer una impermeabilización total
de muros y contrapiso debido a la alta presencia de humedad.
De los ensayos de suelos realizados en el subsuelo, se detecta un
alto nivel freático, el cuál crece de acuerdo a las precipitaciones en la
zona, se estima que la losa que transmite las cargas al suelo funciona
como una cimentación flotante, por ello, si fuese necesario ampliar o
modificar el estado arquitectónico actual se recomienda la utilización
de materiales que no sobrecarguen la estructura y que mantengan en
equilibrio a la misma.
68
BIBLIOGRAFÍA
1. NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN (NEC 2015),
capítulos 2 y 3.
2. GUÍA ESTÁNDAR PARA LA EVALUACIÓN DEL RIESGO SÍSMICO
DE EDIFICIOS (ASTE 2026).
3. AGUIAR R., (2003), “Análisis sísmico por desempeño, Centro de
Investigaciones Científicas”. Escuela Politécnica del Ejército, 340 p.,
Quito.
4. AGUIAR R., (2006), “Deriva Máxima De Piso Y Curvas De Fragilidad
En Edificios De Hormigón Armado”, Centro de Investigaciones
Científicas. Escuela Politécnica del Ejército, 188 p., Quito.
5. AGUIAR R., (2007), “Factor De Reducción De Fuerzas Sísmicas En
Edificios De Hormigón Armado”, Centro de Investigaciones
Científicas. Escuela Politécnica del Ejército, 117 p., Quito.
6. HELENE P., PEREIRA F., (2003), “Manual de Rehabilitación de
Estructuras de Hormigón”, Reparación, Refuerzo y Protección, Sao
Paulo.
7. MIRANDA E., (1999), “Approximate seismic lateral deformation
demands in multistory buildings”, Journal of Structural Engineering,
125 (4), 417-425
8. RÁPIDA DETECCIÓN VISUAL DE LOS EDIFICIOS PARA LOS
POSIBLES RIESGOS SÍSMICOS (FEMA 154)
9. HERNÁNDEZ J., LOCKHART C., (2011), “Metodología Para La
Evaluación De La Vulnerabilidad Sísmica De Edificaciones De
Hormigón Existente”, Instituto Tecnológico de Santo Domingo, pág.
256-275, República Dominicana
10. ESPINOZA V., (2010), “Edificios de Concreto Armado con Etabs”,
Material de estudio para el curso: Cálculo de Edificios de Concreto
Armado con Etabs, Perú.
69
ANEXO 1
PLANOS: Levantamiento Geométrico del Edificio Ex Inda
70
ANEXO 2
PLANOS: Patologías detectadas en cada nivel del Edificio Ex Inda
71
ANEXO 3
RESUMEN DE ENSAYOS EJECUTADOS EN EL EDIFICIO EX INDA:
Escaneos Magnéticos, Carbonatación, Esclerometrías, Mecánica de
Suelo
72
ANEXO 4
Análisis de Precios Unitarios para el Edifico Ex Inda