Reparacion De Edicficos De Albañileria.doc

REPARACION DE EDICFICOS DE ALBAÑILERIA INTRODUCCION Con bastante frecuencia se presenta la necesidad de reparar o reforzar edificios con estructura de “albañilería reforzada”, ya sea por razones de daños sufridos en la estructura por una causa externa, principalmente sismo, o por necesidades de remodelación o ampliación. Cabe aclarar que muchos edificios antiguos no han sido diseñados con una estructura de albañilería reforzada, sino más bien, como estructuras de concreto armado, con algunos muros portantes de cargas exclusivamente verticales y de sismo, (horizontales) como estructuras de albañilería reforzada. En algunos de estos edificios, la configuración estructuraly la capacidad sismoresistente de las estructuras suelen ser defectuosas. Hasta ahora, nos estamos refiriendo al caso común de edificvios de albañilería con estructuras diafragamadas; sin embargo lo mismo es aplicable a estructuras de albañilería reforzada, no diafragmadas, como es por ejemplo el caso de estructuras industriales con techo de acero. En al ámbito de estructuras no diafragamadas, podemos ubicar el caso de las construcciones antiguas, típicas de la ciudad de Arequipa, que son estructuras de sillar techadas con bóvedas de sillar en arco cilíndrico de medio punto o arcos rebajados. ESTRUCTURAS DE ALBAÑILERÍA REFORZADA CON DIAFRAGMA 1.1 REPARACION Y REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE ALBAÑILERÍA REFORZADA DAÑADA POR SISMOS Reparación y reforzamiento van siempre juntos y son requeridos por los daños ocurridos en la estructura a causa de los sismos; éstos daños se manifiestan en los muros de albañilería, en la forma de rajaduras diagonales cruzadas y/o aplastamiento de ladrillos en las esquinas nferiores del muro . Las remodelaciones suelen requerir solamente reforzamiento. Por lo dicho anteriormente, para los casos de edificaciones antiguas es imprescindible definir primero, cuales de ellas deben ser consideradas estructuras de “albañilería reforzada”. Las pautas para esta clasificación son las siguientes: Se considera para efectos de clasificación, como estructuras de “albañilería reforzada”, los siguientes casos:  Edificios antiguos de albañilería con techo de concreto armado  Los edificios estructurados en concreto armado que tienen muros de albañilería, portantes de cargas verticales.  Los edificos estructurados exclusivamente con una estructura aporticada de concreto armado; la cual no es capaz de soprtar caragas horizontales originadas por sismos, necesitando para éste propósito usar muros de albañilería como elementos portantes de las cargas horizontalesa. (De otra forma el portico de concreto aramado sufriría deformaciones y esfuerzos incompatibles con la resistencia del concreto armado)  Los edificios diseñados son estructuras de labañilería reforzada, en cualquiera de sus formas : albañilería confinada, albañilería armada y albañilería del tipos sandwich.

En los proyectos y obras de reparación, debemos distinguir los siguientres casos :  Para estructuras de Albañilería Reforzada con Diafragma.  Reparación y reforzamiento de estructuras dañadas pro sismos  Reforzamiento de estructuras de albañilería reforzada, para proyectos de remodelación y/o ampliación; con el objeto de darles capacidad sismo resistente.  Estructuras de albañilería Reforzada sin Diafragma.  Reparación y reforzamiento de estructuras dañadas por sismos.  Casos especiales de estructuras con techos abovedados. OBJETIVO DE LA REPARACIÓN El objetivo de la reparción es trasnformar la estructura en una estructura sana, que además cumpla con las exigencias de los reglamentos de construcción vigentes y tenga añadida una capacidad sismo – resistente, aquella que cumple los siguientes requisitos:  Ser construida con material estructural resistente.  Poseer ductibilidad  Tener buena configuración estructural  La reparación en sí, consiste en definir y diseñar una nueva estructura que tenga configuración adecuada, o que incluya nuevos muros de refuerzo. La construcción de estos muros nuevos y la reparción de los existentes, dañados, que no requieren ser cambiados por concreto PROCESO DE REPARACION El proceso de reparación implica los siguientes:  Investigación de planos y anílisis de la estructura resistente para llegar a un dianóstico de los daños. En caso de no contarse con planos, hay que efectuar un levantemienbto arquitectónico y estructural del edificio.  Propuesta de reparación, que incluye la ubicación de elementos de concreto armado que refuercen la estructura, le proporcionen una buena configuración estructural, y el máximo de ductilidad alcanzable en términos prácticos.  Análisis dela nueva estructura propuesta para definir su idoneidad y proceder al diseño.  Construcción de refuerzos y ejecución de la reparación. Ejemplo de reparación de una estructura dañada. A B C 3 2 1

Muros de albañilería Dañados

Siguiendo el proceso sugerido:  La investigación de planos indica una estructura de concreto armado en dos niveles, el primero techado con una losa de concreto armado en dos niveles, el primero techado con una losa de concreto armado, armada en dos sentidos y en segundo nivel techado con una estructura de acero, cubierta con calamina. La estructura portante del primer techo es de vigas y columnas de concreto armado, diseñados como elementos portantes. Los muros de ladrillo del primer piso, no son los considerados en los planos y en consecuencia son los supuestos como relleno no estructural; sin embargo, debida a la construcción sin junta entre la albañilería y el concreto armado, la estructura se comporta como una estructura de albañilería confinada; mal configurada, asimétrica en el esntido “x”, mostrando una excentricidad e = 250cm. El análisis sísimico de esta estructura muestra lo siguiente: SENTIDO “X”: Fuerzas cortantes Eje1 – Muro X1 = Muro X2 Vx1 = 10 ton. Vu = 3.6 kg/cm2 Este esfuerzo es mayor que el que puede soportar un muro de albañikería sin confinar; lo que explica la falla. Eje2 – Muro X2 = Vx2 = 45.6 ton. Vu = 2.7kg/cm2 SENTIDO “Y”: Fuerzas cortantes Columnas de esquinas 25*50 Columnas 25*25 ejes A y C

Vu = 11.82 ton Vu = 12.4 kg/cm2 Vu = 1.475ton

No hay problemas con las columnas siempre que se coloque estribamiento adecuado.  Propuesta de reparación: Se propone cambiar los muros de albañilería del eje 1 por placas de concreto.  Análisis y diseño: Pre- dimensionamiento de las nuevas placas en 12 cm. De espesor, con la misma longitud, y efctuando el análisis de la estructura propuesta encontarmos: SENTIDO “X”: Excentricidad ex = 90cm Configuración mejorada Fuerzas cortantes: Muro X1 = Muro X2 Vx1 = 22 ton. Con lo cual el edificio es adecuado El sentido Y no se afecta.

Vu = 9.2 kg/cm2

El proceso antes indicado puede en otros casos requerir afinamiento, en cuanto a las dimensiones de las placas de concreto armado, variando principalmente el espesor de la placa y en segunda opción su longitud. Los parámetros para el control de esfuerzos de las placs de corte son los siguientes: Fuerza cortante Vn(máx permisible) = 2.64 f´c*h*d Para el ejemplo: Vnmáx. = 73.45 ton

Resitencia del concreto simple al cortante Vc = 0.53 f´c hd Placas de concreto a comprención Placas en tracción Vc =

Vc =

2 (1- Un/35.2)

0.53

f´c hd

f´c c*h*d

Para el ejemplo: Vc = 14.75 ton. REFUERZO Cuando la relación hw /Iw < 1 Las cuantías de acero deben ser iguales para  vertical y horizontal. Para 1< hw /Iw < 2.5 La cuantía horzontal es la principal. La cuantíavertical es función de la primera. Para hw /Iw <2.5 La cuantía vertical debe ser sólo el mínimo A = 0.0025*S 1*h y la armadura horizontal es el refuerzo principal (como estribos en el caso de vigas) NOMENCLATURA h = ancho de la placa d = brazo de refuerzo hw = altura total del muro Iw = largo del muro s1 = espaciamiento del refuerzo vertical REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE ALBAÑILERÍA REFORZADA PARA PROYECTOS DE AMPLIACION Y/O REMODELACION, ACTUALIZACION A LOS REQUERIMIENTOS DEL R.N.C. Objetivo de Reforzamiento: Como en el caso anterior, el reforzamiento debe buscar obtener una estructura bien configurada, que cumpla con los requisitosR.N.C y que califique como estructura sismo- resistente. Es importante notar que para la reparación sea válida, la unión del diafragma antiguo con el nuevo de la ampliación, debe ser total. En el caso de que esto no sea posible, la estructura natigua y la nueva deben separarse con junta y tratarse como estructuras individuales separadas. Proceso de reforzamiento: Los proyectos de remodelación para este tipo de estructuras caen en tres categorías: - Ampliación sin modificar la edificación original. - Ampliación y remodelación del edificio original - Sólo remodelación interna del edificio. En todos los casos mencionados el procedimiento debe seguir el siguiente orden:  Investigación de planos de la estructura existente, en su situación actual, para definir su calidad sismo-resistente, para conocer sus características de configuración y poder definir elementos de refuerzo o reestructuración.  Propuesta de modificación de la estructura para acomodarse a la remodelación, haciendo uso de placas de concreto armado para darle buena configuración.

 Análisis, afinamiento y diseño de la estructura modificada para la remodelación.  Definición de los detalles de conexión de la estructura antigua con la nueva y con sus elementos de refuerzo.  Construcción de los refuerzos y elementos estructurales de la remodelación. Aspectos Constructivos de la Remodelación Los principios básicos de los diferentes aspectos de remodelación, que determinan los detalles específicos de construcción pueden sintetizarse en las siguientes restricciones propias: - Conexión de diafragmas: Para que esta conexión se considere adecuada, debe de tener las siguientes restricciones propias:  Imposibilidad de desplazamiento axial.  Imposibilidad de desplazamiento transversal (corte directo) - Reemplazo de muro por viga.  Tomar la carga de los techos con apuntalamiento temporal que garantice la inmovilidad total de la estructura.  Construcción de la viga, cuidadndo llenar los siguientes requisitos:  Que la transferencia de carga del techo a la viga sea efectiva.  Que el procedimeinto constructivo permita el llenado fácil de la viga para que haya un contacto real en el apoyo del techo en la viga. - Reemplazo de placas de albañilería por placas de concreto y construcción de nuevas placas de concreto. El nuevo muro por construirse debe tomar la carga del techo existente y conectarse adecuadamente al diafragma. Para esto último se requiere:  Que haya una transferencia efectiva de la carga del techo al muro.  Que los desplazamientos del diafragma se transmitan totalmente al nuevo muro o placa, para lo cual, el muro debe trabarse mecánicamente con el diafragma. ESTRUCTURAS DE ALBAÑILERÍA REFORZADA SIN DIAFRAGMA Estructuras dañadas por sismos. Las causas más comunes de daños en estructuras de albañilería sin diafragma son las siguientes: a. Excesiva deformación de los muros por falta de rigidez en el sistema de arriostre. Los daños asociados en este punto son: - Rajaduras de flexión o desplome en los muros. - Daños en los tijerales del techo y sus anclajes. - Daños estructurales en los arriostres de concreto b. Excesiva esbeltez de paños de albañilería simple: Tramos largos o muy altos sin arriostramiento. El daño mas común asociado a este punto es el volteo del muro. c. Falta de amarre o conexión entre los elementos de arriostre. Esta circunstancia genera daños o causas de los movimientos diferenciales entre los diferentes arriostre verticales, conectados con la albañilería, entre si. Reparación de los daños. a. Para la falta de rigidez del sitema de arriostre, la solución es aumentar el peralte de las columna que lo componen, mediante la construcción de una nillo perimetral de concreto que no sólo aumenta las dimensiones sino que contiene nuevo acero de refuerzo.

b. La excesiva esbeltez de los paños de albañilería, sec corrige llenando arriostramiento, verticales y horizontales, según las necesidades de la estructura. c. La falta de amarre entre ellos, de los arriostres verticales, se remedia construyendo vigas o soleras desplazamientos relativos importantes entre elementos.

Elevación frontal . Muestra muros pañados TIJERALES (Arriostrado con estribo de acero) (techo) 1.8 1.00 (ventana) 4.00 Muro de albañilería t= 14 cm 5.00 Elevación parcial de un depósito ELEVACION PARCIAL DE UN DEPOSITO Defectos

- Muros de albañilería muy esbeltos - Falta de conección entre columnas 1° Verificación del espesor: De acuerdo al R.N.C.: tmin = Us ma2 S m b/a tmín

( Considerando como acero) = 0.2 ( 3 bordes arriostradas) a = 5m B = 4.0 m = 4/5 = 0.8 m = 0.097 = 0.2 * 0.097*25 = 0.485

Requiere arriostre!

Con arriostre arriba, caso 4 bordes arriostrados m b/a = 5/4 = 1.25m = 0.0659 tmín = 0.2*0.0659*16 = 0.21 ( Mucho mejor), pero insuficiente Alternativas de solución: - Reducir altura - Poner arriostre intermedio 1ra alternativa Para h= 3.5 m b/a = 5/3.5 = 1.43 m = 0.077 2 t = 0.2*0.077* 3.5 = 19 cm Requiere arriostre intermedio Vertical y uno horizontal en la parte superior del muro.

Techo existente Se conserva refuerzo existente  de nueva placa

CORTE 1 Conección extructura con nueva placa techo

Gancho a 90° Estándar (típico) 12 a 15 cm

CORTE 2 Apoyo temporal del existente

PROCEDIMIENTO: 1. Apuntar techo y viga

2. Picar muro y cimiento 3. Construir nuevo muro de acuerdo al siguiente detalle

1

2 Muro reemplazado

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Picar DETALLE “A” Reemplazo de muro de albañilería por uno de concreto armado 1 Picar el recubrimiento

Columna Originalmente Construida Refuerzo indicado en planos Columna existente 7 cm Dimensión Recubrimiento

anillo perimetral de concreto típico

Regulable Según diseño COLUMNA REFORZADA DETALLE “R1”

REPARACION Y REFORZAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES EXISTENTES.

INTRODUCCION REPARACION Cualquier operación para restablecer el comportamiento estructural de un elemento o estructura con daño a su comportamiento. REFORZAMIENTO Cualquier operación que incremente el comportamiento estructural de un elemento estructural a su comportamiento original. RESTAURACION Conseguir que la edifiación sea utilizable. Después de un sismo muchas veces se requier la reparación de elementos estructurales existentes de concreto armado, con el fín de restablecer la resistencia perdida. Si se desea aumentar la resistencia sísmica de una edificación dañada o no dañada por un sismo debe reforzarselos elementos estructurales existentes. Es de gran importancia conseguir adherencia entre el concreto existente y el concreto nuevo, puede obtenerse cincelando la cubierta de concreto del miembro original y haciendo áspera su superficie y utilizando pegamento epóxico, barras adicionales soldadas, doweles, etc. Debidop al cambio de rigideces de los miembros debe considerarse la redistribución de las fuerzas internas entre los elemntos estructurales resistentes. FILOSOFÍA GENERAL DE DISEÑO BÁSICO DEL REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL. Cada valor del comportamiento sísmico incrementado por reforzamiento estructural, deberá ser decidido considerando las diferencias entre el objetivo del reforzamiento y el comportamiento potencial posterior al reforzamiento. El número de elementos de refuerzo se decidirá conforme al valor de comportamiento requerido, y la distribución de éstos elementos se definirá manteniendo una distribución tanto vertical como horizontal de la rigidez en la estructura. Clasificación de daños sísmico en edificaciones de Concreto Armado.