Sociedad Mexicana de Ingeniera EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniera Estructural
METODOLOGA PARA EVALUACIN ESTRUCTURAL DE CONSTRUCCIONES COMUNALES
EXISTENTES: CASO DE ESTUDIO.
Elizabeth_Adriana_Valdez_Medina 1, Horacio_Ramrez_de_Alba2 Y Elizabeth_Camacho_Zepeda 3
RESUMEN
El Centro de Investigacin en Ingeniera Estructural (CIIE) dependiente de la Facultad de Ingeniera de la UAEM desde varios aos antes ha participado en la evaluacin estructural de inmuebles existentes de tipo comunal que por alguna causa son vulnerables. Esta experiencia ha permitido establecer una metodologa que se ha venido aplicando en diferentes casos. En esta ponencia, se describe dicha metodologa aplicada al caso de un edificio destinado a una casa de cultura municipal. Se trata de un edifico de concreto reforzado y muros de mampostera de tres niveles cuyo servicio es insatisfactorio por problemas estructurales causados principalmente por una estructuracin deficiente y errores constructivos de origen. Se presenta un resumen descriptivo de los trabajos de campo y de gabinete para establecer el diagnstico que permiti precisar las deficiencias estructurales as como establecer alternativas de reforzamiento.
ABSTRACT The Structural Engineering Research Center of the Faculty of Engineering, Autonomous University of the State of Mexico has bean participating in the structural evaluation of existing building with social use which for some cause are vulnerable. This experience permitted the establishment of a methodology which has bean applied to a number of cases. In this paper, this methodology is described and its application to a municipal cultural building is discussed. The building has reinforced concrete and masonry structure, it has service problems due to structural deficiencies mainly because an incorrect selection of the structure, the latch of a structural project and construction errors. A descriptive summary of the field and analytical studies performed is presented as well as the diagnosis which permitted to detect the main structural deficiencies and to establish the reestructuration measures required.
INTRODUCCIN El Centro de Investigacin en Ingeniera Estructural (CIIE) dependiente de la Facultad de Ingeniera de la UAEM desde varios aos antes ha participado en la evaluacin estructural de inmuebles existentes de tipo comunal que por alguna causa son vulnerables. De esta manera se han evaluado por ejemplo espacios educativos y culturales as como otro tipo de inmuebles que son necesarios para la comunidad como son casas de cultura, museos y bibliotecas. La vulnerabilidad de estas edificaciones generalmente resulta de una construccin deficiente as como defectos estructurales diversos. En esta ponencia, se describe dicha metodologa aplicada al caso de un edificio destinado a una casa de cultura municipal. Se trata de un edifico de concreto reforzado y muros mampostera de tres niveles cuyo servicio es insatisfactorio por problemas estructurales causados principalmente por una estructuracin deficiente y errores constructivos de origen. Se presenta un resumen y errores constructivos de origen. Se presenta un resumen descriptivo de los trabajos de
1 Pasante de Ingeniera Civil de la Facultad de Ingeniera de la UAEM, Cerro de Coatepec S/N, Ciudad
Universitaria, Toluca Mxico, Telfono, (722) 2140855; fax: (722) 2154512; [email protected] 2 Profesor e Investigador de la Facultad de Ingeniera de la UAEM, Cerro de Coatepec S/N, Ciudad
Universitaria, Toluca Mxico, Telfono, (722) 2140855; fax: (722) 2154512; [email protected] 3 Pasante de Ingeniera Civil de la Facultad de Ingeniera de la UAEM, Cerro de Coatepec S/N, Ciudad
Universitaria, Toluca Mxico, Telfono, (722) 2140855; fax: (722) 2154512; [email protected].
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mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]
XIV Congreso Nacional de Ingeniera Estructural Acapulco, Gro., 2004
campo y de gabinete para establecer el diagnstico que permiti precisar las deficiencias estructurales as como establecer alternativas de reforzamiento.
METODOLOGA
Tomando en cuenta la experiencia que se ha tenido en la evaluacin de estructuras existentes que comprende aproximadamente 35 casos, se estableci la metodologa cuyos principales puntos se describen a continuacin:
1) En primer lugar se realiza una inspeccin general al inmueble para establecer los motivos por los que se decide evaluar. Desde el punto de vista prctico la primer visita al lugar se hace con un representante del dueo o la parte que tiene a su cargo el inmueble. Con esta base se redacta un plan-programa-presupuesto donde se establecen los objetivos y alcances de la evaluacin y se detallan los trabajos que se propone realizar. Dependiendo del problema, el alcance puede ser llegar solamente a un dictamen de las condiciones estructurales o bien hasta la elaboracin de un proyecto de reparacin, refuerzo o reestructuracin.
2) Una vez que se aprueba al presupuesto, se obtiene y clasifica la informacin existente. Es raro que se
tengan planos arquitectnicos y mucho ms raro conseguir planos estructurales por lo que es frecuente que sea necesario generar casi toda la informacin requerida para el estudio.
3) En este paso, se trata de comprobar y completar la informacin. Si se tienen planos es importante
verificar que la estructura se haya construido conforme a dichos planos y en su caso registrar los cambios. Todo esto implica generalmente realizar un levantamiento completo.
4) En seguida se registran los daos y defectos existentes y se elabora un reporte fotogrfico. Es
conveniente registrar detalladamente los daos, por ejemplo los anchos de grietas, con la fecha para posteriormente saber si hay cambios. En algunos casos es conveniente dejar testigos.
5) Es necesario investigar las propiedades de los materiales. En el caso de estructuras de concreto
reforzado generalmente se recurre a la extraccin de ncleos y se complementa la informacin con un estudio escleromtrico detallado. Una auscultacin con martillo de gelogo puede ser muy til para detectar defectos internos o identificar zonas dbiles. En caso de estructuras de acero es conveniente hacer radiografas de soldaduras o bien estudios con ultrasonido y lquidos penetrantes as como identificar posibles pandeos locales. Otro aspecto importante es detectar los armados, en este caso se pueden hacer calas en sitios estratgicos y completar la informacin con mtodos indirectos (R-meter) En el caso de estructuras de mampostera lo ms prctico es recurrir a valores de resistencia indicativos de acuerdo al tipo estructural y tomar en cuenta la calidad de la mampostera y los posibles daos. En el caso de piezas de concreto se puede hacer un estudio escleromtrico para contar con mayor informacin.
6) Con los datos hasta este punto obtenidos, se deber evaluar la capacidad de la estructura mediante un
modelo representativo. El modelo podr ser muy simple en casos que no impliquen complicaciones hasta un modelo muy sofisticado con las tcnicas modernas de anlisis como es el elemento finito.
7) Se establece el diagnstico que permita identificar las deficiencias estructurales y estimar el margen
de seguridad para diferentes combinaciones de carga as como las condiciones de servicio en su estado actual y compararlas con las que se consideran aceptables. El diagnstico deber redactarse en trminos tcnicos que sean accesibles a los encargados del inmueble y es recomendable explicarlo en una reunin ex profeso aclarando en lo posible las dudas que se pueden dar.
A partir del diagnstico, dos son las ms frecuentes salidas que se explican a continuacin:
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a) Cuando se establece que el margen de seguridad de la estructura es suficiente a pesar de los daos que pueda tener. En este caso se elabora un proyecto detallado de las reparaciones locales requeridas con el objeto de que no avancen los daos o el deterioro. El proyecto debe contener las especificaciones de los materiales y los procedimientos constructivos y de aplicacin de los materiales especiales. Los procedimientos ms usuales a los que se recurre son la inyeccin de grietas, la sustitucin de materiales y la renovacin de algunos acabados principalmente impermeabilizaciones y capas protectoras para impedir el paso del agua.
b) Cuado se establece que el margen de seguridad de la estructura es insuficiente y/o las
condiciones de servicio no cumplen con lo esperado de acuerdo al uso de la edificacin. En este caso se requiere una intervencin a fondo que puede requerir reparacin (devolver las condiciones originales a los elementos estructurales), refuerzo (incrementar la capacidad de carga de algunos elementos estructurales) o la reestructuracin (agregar elementos estructurales o estructuras adicionales adosadas).
8) Para poder establecer el proyecto de rediseo, en primer lugar se deben establecer los objetivos de
desempeo deseables y alcanzables. Es decir cuales deficiencias detectadas se requieren erradicar y si se reestablecern solamente las condiciones originales o se requerir cumplir con la normativa presente, y en casos especiales lograr un comportamiento dinmico suficiente para el caso de sismos de intensidad extraordinaria. Los objetivos de desempeo deben ser establecidos por las partes interesadas, es decir el dueo o responsable del edificio, el proyectista, el constructor y en casos de inmuebles con caractersticas histricas un representante de INAH. Una vez establecidos los objetivos de desempeo se calculan las cargas actuantes
