Evaluacion y reforzamiento de estructuras

EVALUACION Y REFORZAMIENTO DE
ESTRUCTURAS
Ing. Omart Tello Malpartida
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Reparar.-
El proceso de reemplazar o corregir los
elementos dañados de una estructura.
Reforzar.-
Es el proceso de incrementar la capacidad de
resistencia a mayores cargas en toda la
estructura o parte de ella.
Introducción
Evaluación y Reforzamiento Estructural Ing. Omart Tello Malpartida

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

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

Investigar si la naturaleza de las cargas dan algún indicio
de sobrecargas mayores a las diseño.
Diagnostico aproximado sobre el estado de la obra.
Examinar los planos del proyecto y evaluar la magnitud de
los esfuerzos.
Tomar muestras mediante perforaciones diamantinas y su
examen en un laboratorio con la finalidad de conocer su
resistencia, estructura y la concentracion de los productos
perjudiciales que se encuentran en ellas.
Evaluación de Daño

Evaluación de Daño (Ensayos)
Esclerometria
Diamantina

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

DISCONTINUIDAD EN LOS ELEMENTOS RESISTENTES
Antes Después

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

Irregularidad Torsional

Esquinas Entrantes y Longitud de la edificación

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

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

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

Nudo exterior de pórtico, 1er
piso; las fisuras son de flexión,
producto de una inversión de
momentos por efectos
sísmicos.
Columna interior, 2do piso; la
foto muestra una grieta
típica de falla por cortante
de la columna debido a una
colisión con el muro bajo de
la derecha (“columna corta”)

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

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

Resumen de daños en la estructura
1
1
4
2
3
1
2
2
2
3
1
2
1
2
1
1
1
2
22 24
3 3
1
1
4
2
3
1
2
2
2
3
1
2
1
1
4
2
3
1
2
2
2
3
1
2
1
2
1
1
1
2
22 24
3 3

Analisis Estructural (sin reforzar )

Analisis Estructural (con reforzamiento)

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

El objetivo.-
Asegurar que la edificación pueda seguir
funcionando, bajo la acción de las cargas de gravedad
y efectos sismos que se encuentre sometido.
Esto se logra mediante el refuerzo de los elementos
existentes o incorporando elementos estructurales
adicionales para mejorar los niveles de resistencia,
flexibilidad y ductilidad.
Reforzamiento Estructural

REFORZAMIENTO CON MUROS DE CORTE

REFORZAMIENTO CON MUROS DE CORTE
Muro estructurales en la
periferia.
Muro estructurales en el
interior

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

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

REFORZAMIENTO CON ADICION DE
ARRIOSTRAMIENTOS

Diagonales o
arriostres.

CONTRAFUERTES

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

PORTICOS

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

Metodos de reforzamiento estructural
REFORZAMIENTO : REHABILITACION
COMPLETA

Metodos de Reforzamiento Estructural
El proposito de este
reforzamiento es mejorar
la resistencia sismica de
una edificacion
aumentando la capacidad
sismoresistente de sus
columnas
Aumenta capacidad
resistente
Incrementa ductilidad
REFORZAMIENTO DE COLUMNAS
REFORZAMIENTO : REHABILITACION
COMPLETA

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

Refuerzo metalico,
adosando perfiles
metalicos ,
arriostrados
mediante conectores
Encamisado metálico de
elementos estructurales

Confinamiento de
columnas mediante
mantas de fibra de
carbono, adheridos
mediante resina epoxica
Tejidos de Fibra de
Carbono

El proposito es reforzar
elementos a flexion,
frente a momento flector
y esfuerzo cortante por
flexión.
Aumenta capacidad
resistente a flexion
y corte
Incrementa
ductilidad
REFORZAMIENTO DE VIGAS

Aumentando la
sección de la
viga añadiendo
refuerzo
longuitudinal y
transversal,
este tipo de
reforzamiento
se realiza con
concretos de
f’c>210 kg/cm2.
El espesor de la envoltura no debera ser menor de 4 cm. Para aplicaciones de
concreto a presion (shotcrete) y no menor de 8cm. Para concreto vaciado
normalmente.

Refuerzo
metalico, chapas
adheridas con
resina epoxica
Refuerzo de vigas a flexión
Refuerzo de vigas a cortante

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

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

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

Tecnicas de post tensado
Es una tecnica especial que
implica el cambio del
sistema estructural.
Esta consiste en introducir
cargas exteriores en el
elemento en flexión, que
opuestas a las cargas
permanentes o sobrecargas
, permiten aliviar su
situación frente a momento
flector o esfuerzo
cortante.
REFORZAMIENTO:
CABLES DE POST TENSADO

INYECCION EPOXICA

METODO POR VERTIDO O
GRAVITACIONAL
1 3 4
Sikadur 52
2 5
1
2
3
5
6
4
METODO POR INYECCION
O PRESION

PROCEDIMIENTO
Verificar el espesor de la fisura

El proceso de inyección se detiene cuando aparece la resina epóxica
por encima de la boquilla por la cual se inyecta.
SALIDA DE AIRESALIDA DE AIRE
ELEMENTO DE CONCRETOELEMENTO DE CONCRETO
MANGUERA DE INYECCIONMANGUERA DE INYECCION
APARECE SIKADUR 52 PORAPARECE SIKADUR 52 POR
ENCIMA DE LAENCIMA DE LA
BOQUILLABOQUILLA
INYECTADAINYECTADA
DD
DD
BOQUILLA SELLADABOQUILLA SELLADA
DD
DD
PROCEDIMIENTO

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

Disminución de Peso :
Quitar Piso Superior
Método de refuerzo: Disminución de Peso

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

Metodos de reforzamiento estructural
REFORZAMIENTO : AISLAMIENTO DE LA
BASE DEL EDIFICIO

Método de refuerzo: Aislamiento Sísmico
Edificio con
apoyos fijos
Edificio con
el sistema de
aislamiento

Método de
refuerzo:
Aislamiento
Sísmico

Sistema ADAS:
(a) Dimensiones
(b) Conexión típica
(c) Ubicación en el pórtico.
Método de refuerzo: Disipadores por plastificación
Reforzamiento : Mediante disipadores
de energia

1
3V
2
3V
V
(b)
1
3V
2
3V
V
(c)
Reforzamiento : Mediante disipadores
de energia

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

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