Diapositiva 1

Rigidizacinde EdificiosFernando Monroy Miranda*

*Profesor de la Facultad de Ingeniera de la UNAM Departamento de Estructuras, Divisin de las Ingenieras Civil y Geomtica; Facultad de Ingeniera, Circuito Escolar, Cd. Universitaria, Mxico, D. F., 04510 Tel.: (55) 5622-8002, ext 1204 email: fernando-monroy@comunidad.unam.mxy homenaje al Ing. Francisco Jos Moreno Derbez1Origen del problema

Exceso de flexibilidad (deformabilidad) o falta de rigidez

Lateral

Vertical Desplazamientos excesivos

Vibraciones excesivas

2

Posibles causas

Dimensiones inadecuadas de los elementos Secciones esbeltas (escuadras reducidas)Forma inadecuada (secciones metlicas)Claros grandes

Configuracin estructural inadecuada Marcos reticulares (Edificios altos )Sistema de piso flexible (huecos)Cubiertas flexibles

Exceso de masaMasas no consideradas (elementos no estructurales)Masas adicionadas (acabados, fachadas pesadas, balcones, pretiles, tanques)Cambio de uso

Criterios ms exigentesRevisin (reglamentos nuevos o actualizados)

3Posibles causas

MaterialBajo mdulo elsticoDegradacin (intemperismo, corrosin, reacciones qumicas, flujo plstico, fatiga)

4Posibles causas

Deficiencias, errores u omisiones en el proyectoConcepcin estructuralModelo de anlisis (cargas, valores realistas, efectos no considerados, etc.)Errores de diseo estructuralPlanos estructurales (detalles, notas, etc.)

Fenmenos excepcionales (exceden las acciones de diseo)SismosHuracanesOtros Flujos

Modificaciones a la estructura existenteAdicin de niveles, mezannines, pent houses, roof gardens, apndices, Eliminacin de elementos (muros, columnas, trabes)Huecos (losas, muros colindancias , fachadas)Refuerzos o rigidizaciones anteriores ineficientes o insuficientes o mal ejecutadas5Posibles causas

Deficiencias, errores u omisiones en la construccin- Interpretacin incorrecta de la informacin (planos)- Falta de informacin y especificaciones (calidad del concreto)- Calidad deficiente de materiales- Ejecucin inadecuada (mano de obra no capacitada, supervisin deficiente )- Sustitucin (cambios) incorrectos (no autorizados)- Proceso constructivo deficiente (falta de vibrado, descimbrado a edades tempranas, curado)- Apuntalamiento (falta de o retiro antes de tiempo)- Conexiones deficientes

6Posibles causas

Deficiencias, errores u omisiones en la construccin

7Posibles causas

Deficiencias, errores u omisiones en la construccin

8Posibles causas

Deficiencias, errores u omisiones en la construccin

9Posibles causas

Deficiencias, errores u omisiones en la construccin

10Posibles causas

Deficiencias, errores u omisiones en la construccin

11Posibles causas

Falta de mantenimientoProteccin contra la corrosinLimpieza de separacin entre colindanciasLimpieza y desage de celdas en la cimentacinInyeccin de grietas y fisurasCorreccin de desplomes (efecto P-)

12Posibles causas

Falta de mantenimiento

13Posibles causas

Falta de mantenimiento

14Posibles causas

15Posibles causas

16Posibles causas

17Posibles causas

18Objetivo

El sistema a emplear debe de ser capaz de:

Restituir la rigidezCondicin inicialLigeramente mayor

Aumentar la rigidezLateral

VerticalDesplazamientos permisibles (RCDF)

Vibraciones tolerables (criterios)19AumentodeRigidezAumento de resistenciaConsecuencias

A partir de un estudio realizado en la Universidad Autnoma Metropolitana, se ha observado que los proyectos de refuerzo estructural emprendidos en la Ciudad de Mxico despus de los eventos de 1985, por lo general aportan incrementos de resistencia que van del 50 al 100% de la resistencia lateral original, e incrementos de rigidez que van del 100 al 400%. Parece razonable sugerir que el proyectista a cargo del proyecto de refuerzo estructural considere la posibilidad de reforzar una estructura a travs de incrementos de resistencia y rigidez lateral delimitados dentro de estos rangos., Tern G. Amador, 2006.20AumentodeRigidezAumento de resistenciaConsecuencias

Cambio (aumento) de masaCambio en las propiedades dinmicasObservarlas antes y despus de la rigidizacin

Tericamente (modelos de computadora)Experimentalmente (instrumentacin) 21ConsecuenciasCambio en las propiedades dinmicas

DisminucinAumentoTi (inicial no rigidizada )Tf (Final rigidizada )

T (s)a/c22Aumentar la rigidez de los elementosAumento de dimensiones (peralte, espesor, ancho)Adicin de elementos (metlicos, resinas, fibra de vidrio, etc.)

Reducir claros (apoyos intermedios)

Mejorar la configuracin estructural Adicionando elementos (diagonales, muros )Remplazando elementosDisminuyendo o modificando la masaCambio a fachadas ligerasRemplazo de muros pesados no estructurales por muros o paneles ligerosRetiro o remplazo de rellenos (azoteas, entrepisos)Mover cargas pesadas (archivos) a stanos o niveles inferiores

Modificaciones a la estructura existenteReduccin de niveles, apndices

Colocacin de elementos de proteccin ssmica (EPS)Aisladores de baseAmortiguadoresDisipadoresOtros

Solucin conceptual (considerando las causas):23Rigidizacin de Estructuras

Rehabilitacin (Retrofitting) Reparacin (Repair) Reforzamiento (Strengthening) Rigidizacin (Stiffening)Respuesta aceptable(verificacin) Estructura existenteNuevas accionesArte personal o de grupo Experiencia Investigacin y ensayes Tecnologa Procedimientos constructivos viables Verificacin de resultados Ciencia(mejores soluciones)Estructura modificadaDiagnsticoEstructura existente24Rigidizacin de Estructuras

Consideraciones

Diferentes criterios, diferentes soluciones

Condiciones de sitio, obligar el tipo de solucin

Diferentes soluciones (estructuras de pocos pisos)

Mejor opcin (muros de rigidez en lugar de contravientos para edificios no muy altos en suelos poco compresibles)

Efectos especiales (edificios altos)

Incompatibilidad entre tipos (muros de concreto o mampostera enmarcada con contraventeo diagonal)25Alternativas generales de Rigidizacin (proyecto) * Sin modificar el sistema estructural inicialRigidizando las losas para que su efecto como diafragma horizontal sea ms eficiente, especialmente si estn agrietadas

Rigidizando trabes, columnas y/o muros existentes, para garantizar que su seccin transversal, participe con todas sus propiedades (reas, inercias, etc.)

Mejorando, rehaciendo o corrigiendo la unin entre elementos estructurales existentes, para garantizar su trabajo de conjunto previsto en el diseo original o en la revisin

Recimentando la estructura para reducir la amplificacin de efectos (volteo del conjunto, o desplazamiento excesivo de la cimentacin)

Modificando el sistema estructural inicialIntroduciendo nuevos elementos (muros de rigidez, contraventeos diagonales, columnas , trabes, EPS , etc.)

Eliminando piezas estructurales del proyecto y construccin originales (muros, contraventeos, etc., -efectos de torsin-)

Recimentando, modificar las condiciones de apoyo de columnas, muros contraventeos, reducir las caractersticas de volteo y/o desplazamiento del conjunto26Alternativas generales de Rigidizacin (proyecto) * Garantizar

Los elementos estructurales debern de ser capaces de resistir los nuevos elementos mecnicos que les correspondan

El trabajo simultneo (con excepcin de aquellos elementos en que se pretenda aprovechar su ductilidad)

La integracin o incorporacin total y completa de los nuevos elementos estructurales (la estructura rigidizada responda como si estas nuevas piezas hubieran estado presentes desde la construccin original)27Materiales para aumentar o restituir la rigidez (reparacin y refuerzo) Metas

- Lograr un comportamiento de conjunto con el material existente - Proteger al acero de refuerzo- Permanecer en la estructura durante un lapso razonable de tiempo- Presentar baja contraccin y flujo plstico (evitar prdida de contacto )- Adherencia adecuada (concreto y acero de refuerzo existente)- Desarrollar rpidamente un porcentaje elevado de su resistencia ltima- Evitar o retrasar posibles fallas por adherencia y aplastamiento de la superficie de contacto

Caractersticas

1) Durable

2) Dimensionalmente estable

3) Adherible

4) Resistencia temprana

5) Propiedades similares al ya existente28Materiales para aumentar o restituir la rigidez (reparacin y refuerzo) CONDICIONES EXTERNAS(EXPOSICIN)ANCHO TOLERABLEmmAIRE SECOOMEMBRANA PROTECTORA0.40HUMEDAD AIRE SECOSUELO (TIERRA)0.30PRODUCTOS QUIMICOS PARA DESHIELO0.20AGUA MARINA BRISA MARINAHUMEDECIDO SECADO0.15MUROS DE CISTERNA O RETENEDORES DE AGUA0.10FISURAS Y GRIETAS

ANCHOS TOLERABLES EN FISURAS O GRIETAS EN CONCRETO ARMADO (A.C.I.)

29Materiales para aumentar o restituir la rigidez (reparacin y refuerzo)NOTAS SOBRE RELLENADO DE FUSURAS O GRIETAS

- El rellenar fisuras de 0.5 mm y mayores, con resina epxica (mayor seguridad sobre la suposicin terica del rea completa e Inercia efectiva en la seccin transversal)

- El proceso de rellenado debe hacerlo personal especializado, con calafateo previo, para decidir inyeccin simple o a presin

- Despus de efectuar un primer proceso de rellenado, es muy conveniente verificarlo, ya sea con ultrasonido o con extraccin de muestras

- El proceso de rellenado de una fisura se hace de abajo hacia arriba, para evitar aire atrapado, calafateando previamente el tramo de inyectar

30Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en losas

Objetivo

- Mejorar el trabajo de diafragma del sistema de piso (trabes y losas)

Mayor capacidad a flexin

Desventajas

- Aumento de peso (columnas, trabes, cimentacin)

Aumento de fuerzas ssmicas

- Revisin (refuerzo) de la cimentacina) Cajas conectoras

b) Conectores metlicos

Cortesa Ing. Oscar De La Torre.31Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en trabes mediante estribos exteriores ObjetivoMayor capacidad principalmente a cortante y torsin

Ventajas- Poco aumento de peso- Poco aumento de fuerzas ssmicasMayor confinamiento de zonas extremas en compresin (mayor capacidad de deformacin)

Desventajas- Poco aumento en la rigidez de trabes (vertical, lateral e marcos)- Ms agresivo- Posibilidad de trabe fuerte-columna dbil

Cortesa Ing. Oscar De La Torre32Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en trabes mediante estribos exteriores Cortesa Ing. Oscar De La Torre

PROCEDIMIENTO

1.- Demoler el piso para descubrir la losa.

2.- Barreno para el paso de varillas lisas con rosca en sus extremos superiores (estribos)

3.- Habilitacin de Placas (PA) y (PS) perforadas y de varillas con cabeza de tornillo y rosca para tuerca.

4.- Colocacin de placas y varillas lisas previamente pintadas con pintura anticorrosivo (2 manos).

5.- Colocacin del relleno de perforacin y nuevo N.P.T.

6.- Aplanar con mortero las caras de la trabe hasta ahogar totalmente las varillas lisas, en toda la extensin que ocupen los estribos adicionales, usar tela de gallinero o metal desplegado para reforzar este aplanado.

33Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en trabes mediante placas metlicas exteriores

Objetivo

- Mayor rigidez y capacidad a flexin cortante y torsin

Ventajas

- Gran incremento de rigidez y resistencia- Moderado aumento de peso (fuerzas ssmicas)- Mayor confinamiento de zonas extremas en compresin (mayor capacidad de deformacin)

Desventajas

Difcil empaquetado del mortero (trabajo de conjunto)- Dificultad con el sistema de piso (uso de barras roscadas)- Dificultad de conexiones a la cimentacin34

Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en trabes mediante placas metlicas exteriores 35Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado parcial metlico exterior

Objetivo

- Mayor rigidez y capacidad a flexin cortante y torsin

Ventajas

- Incremento moderado de rigidez y resistencia- Poco aumento de peso (fuerzas ssmicas) Confinamiento de zonas extremas en compresin (mayor capacidad de deformacin)- Favorece mecanismo columna fuerte viga dbil

Desventajas

Difcil empaquetado del mortero (trabajo de conjunto) Dificultad en el paso entre el sistema de pisoDificultad cuando las trabes tienen el mismo ancho de la columna- Dificultad de conexiones a la cimentacin

36Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado parcial metlico exterior

37Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado parcial metlico exterior

38Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado total metlico exterior

39Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado total metlico exterior

40Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado total metlico exterior

41Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado total metlico exterior

42Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado total metlico exterior

43

Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado total metlico exterior 44

Rigidizacin (reparacin y refuerzo) en columnas mediante encamisado total metlico exterior 45Muchas Gracias 46