5.8.- reforzamiento estructural en concreto armado

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TECNICAS DE REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

Dr. Ing. Jorge Olarte Navarro

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA LIMA-PERUFacultad de Ingeniera Civil

CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONESSISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES - CISMID CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES

SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES - CISMID

OBJETIVO

oPresentar experiencias de Evaluacin y Reforzamiento de estructuras de concreto armado.oAplicacin a edificaciones de Infraestructura

Educativa utilizando estudios de microtrepidaciones (clculo de frecuencias naturales de vibracin), anlisis dinmico y tcnicas y procedimientos constructivos.

CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES - CISMID

CONTENIDO1. Introduccin2. Configuracin Estructural3. Caractersticas Dinmicas4. Estudio de Microtrepidaciones5. Resultados del Anlisis Estructural6. Proyecto de Reforzamiento7. Procedimientos y Tecnicas Constructivas8. Conclusiones


ESTUDIOS Y PROYECTOSESTUDIOS Y PROYECTOSCISMID 1997CISMID 1997--20002000

SaludSaludEducativaEducativa

OtrosOtros

INFRAESTRUCTURA:INFRAESTRUCTURA:

1. Introduccion

2


2. CONFIGURACIN ESTRUCTURAL



4.204.20

3.90

3.90

6.40

2.10

1.40

3.75

F

E

D

C

B

A

14.20

2 34.204.20

544.20

64.20

7 8

X

Y


pEdificacin de infraestructura educativa de tres pisos que comprende un rea de forma regular y otra de forma octogonal.

pEs un edificio compuesto de un sistema mixto de prticos con muros de albailera.pSe realizaron ensayos de compresin con muestras

diamantinas extradas en campo, encontrndose en la mayora de edificaciones que todos los elementos cumplen lo especificado en el Proyecto (fc=210 kg/cm2).

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Modelo de la Edificacin

xy


Extraccin de muestrascon brocas diamantinas


Auscultacin de la cimentacin

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3. CARACTERSTICAS DINMICAS

pSe ha modelado la estructura empleando un anlisis pseudo-tridimensional de bloque cortante.

pSe han usado como herramienta de clculo el programa ETABS versin 6.21 de Computers and Structures, Inc , Berkeley.


12

3

6

5 4

9

8 7

12

1110

XY

X

Y

Estructura empleando un anlisis pseudo-tridimensional de bloque cortante


Primer modo Segundo modo Tercer modo

Cuarto modo Quinto modo Sexto modo


Caractersticas dinmicasde la estructura

MODONUMERO

PERIODO(Seg)

FRECUENCIA(Ciclos/ seg)

% MASATRASLAC.

EN X

% MASATRASLAC.

EN Y

% MASATRASLAC.

EN Z 1 0.30 3.23455 72.75 < 72.7> 0.02 < 0.0> 0.77 < 0.8>2 0.16 6.21854 16.45 < 89.2> 0.01 < 0.0> 0.00 < 0.8>3 0.13 7.49739 0.01 < 89.2> 52.69 < 52.7> 24.40 < 25.2>4 0.11 8.35921 0.00 < 89.2> 32.92 < 85.6> 36.86 < 62.0>5 0.09 11.07082 3.32 < 92.5> 0.03 < 85.7> 0.52 < 62.6>6 0.06 14.60423 6.00 < 98.5> 0.02 < 85.7> 4.51 < 67.1>7 0.06 16.19933 0.27 < 98.8> 0.87 < 86.6> 2.31 < 69.4>8 0.05 18.37873 0.31 < 99.1> 0.11 < 86.7> 10.09 < 79.5>9 0.05 19.38001 0.33 < 99.4> 7.87 < 94.5> 0.54 < 80.0>10 0.04 22.70588 0.33 < 99.8> 2.20 < 96.7> 12.45 < 92.5>11 0.03 25.61633 0.00 < 99.8> 0.06 < 96.8> 1.32 < 93.8>12 0.03 30.42263 0.08 < 99.9> 2.55 < 99.3> 0.16 < 93.9>

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4. ESTUDIO DE MICROTREPIDACIONES

pSon vibraciones naturales del terreno o de la estructura.pSe originan por causas naturales o artificiales

tales como: viento, ruidos , impactos, trfico, maquinaria, etc.pSe efectuaron mediciones de microtrepidaciones

en las direcciones X e Y en tres puntos en los dos niveles y luego se procedi al procesamiento.


pEste ensayo dinmico nos permite determinarlas frecuencias naturales de vibracin.

pSe hace uso de la Transformada de Fourieralgoritmo de (Cooley & Tukey), que nos proporciona la relacin existente entre el dominio del tiempo y el dominio frecuencial.pLos resultados concuerdan razonablemente

con los obtenidos analticamente.


Ensayos de Microtrepidaciones


Ensayos de Microtrepidaciones

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Grficos de la transformada de Fourier

Punto 3, primer nivel


Grficos de la transformada de Fourier

Punto 3, primer nivel


Resumen de los resultados

PUNTOSCH1

Frecuencia(Hz)

CH2Frecuencia

(Hz)

Punto1 (primer nivel) 7.69 ~ 8.72 1.83 ~ 2.50Punto2 (primer nivel) 8.54 ~ 9.09 5.92 ~ 6.22Punto3 (primer nivel) 6.10 ~ 7.99 5.92 ~ 6.53

Punto1 (segundo nivel) 7.44 ~ 7.87 8.60 ~ 9.16 2.50 ~ 3.23Punto2 (segundo nivel) 7.32 ~ 8.17 5.92 ~ 6.34Punto3 (segundo nivel) 8.60 ~ 9.15 5.92 ~ 6.34


5. RESULTADOS DEL ANLISIS ESTRUCTURAL

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* Desplazamientos y distorsiones


D e s p l a z a m i e n t o s

0

1

2

3

0 1 2 3 4 5

D e s p l a z a m i e n t o s ( c m )

NIV

EL

ES

D e s p l a z a m i e n t o s D i r e c c i n x - x

D e s p l a z a m i e n t o s D i r e c c i n y - y

Desplazamientos


* Cortantes en planta

pLa fuerza cortante se concentra en la zona del octgono, que indica cuan rgido es el mdulo octogonal con respecto a la edificacin.pLa fuerza cortante se concentra en la zona del

octgono, que indica cun rgido es el mdulo octogonal con respecto a la edificacin.


Distribucin de fuerza cortante

en planta, por mdulo

50.3%

49.7%

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EL MTODO DE LOSEL MTODO DE LOSELEMENTOS FINITOSELEMENTOS FINITOS


MODELO TRIDIMENSIONALMODELO TRIDIMENSIONALCON LOSA FLEXIBLE CON LOSA FLEXIBLE


Distribucin de esfuerzoscortantes en la losa

1era. LOSA1era. LOSA 2da. LOSA2da. LOSA


* Esfuerzos en las losas de la estructura

pLos esfuerzos se concentran en la zona que conecta el mdulo rectangular con el mdulo octogonal lo cual producir fisuramiento en caso de sismo.pEl anlisis dinmico demuestra que debido a la

asimetra estructural se generan fuerzas cortantes, siendo las losas del pasadizo el medio de transmisin.

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Evaluacin de la Estructura Existente

pSe aprecia una distribucin no uniforme de las fuerzas cortantes de piso (irregularidad en planta).

pEl sistema estructural contribuye a obtener una distribucin no uniforme de los esfuerzos en losas, sobresefuerzos , con un probable fisuramiento en caso de sismo.


pLa configuracin estructural del mdulo estudiado presenta irregularidades estructurales en plana, que no se permiten en edificaciones esenciales segn la Norma E-030 (1997).

pPara mejorar el comportamiento sismorresistente de la edificacin se recomienda independizar el mdulo del octgono del mdulo de aulas para salvar el problema de irregularidad en planta y reducir el efecto de torsin en planta.


6. Proyecto de Reforzamiento

pPara evitar la ocurrencia de concentracin de esfuerzos se decide analizar la estructura por separado, es decir, analizar el mdulo de aulas y el octgono por separado.pEl mdulo de aulas analizado independientemente

presenta distorsiones de 10/1000, mayores a las permitidas en la norma. Por lo tanto necesita ser rigidizada en la direccin X.


pEl octgono presenta distorsiones mximas de 3/1000, lo que resulta por debajo del lmite considerado para no esperar un alto grado de agrietamiento en los tabques de albailera. Este bloque quedar como esta.

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Mdulo de aulas


Mdulo de aulas


Mdulo de octgono


Mdulo de octgono

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D I S T O R S I O N D E E N T R E P I S O

0

1

2

3

0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4

D I S T O R S I O N D E E N T R E P I S O

Distorsin de entrepiso


Mdulo de aulas rigidizado


Mdulo de aulas rigidizado


7. Procedimientos y Tcnicas Constructivas

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PLACA P2

PLACA P1

4.20

B

C

D

A

E

F

1

3.90

3.90

3.75

2.10

1.40

6.40

4.204.204.202 3

4.204 5

4.206 7 8

PLACA P3

PLACA P4

4.20


4.20

1.25

0.50

0.50

0.50

1.25

0.50

0.50

0.50

1.25

0.50

0.50

0.400.20

7

0.20 0.25

8

0.50



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8. CONCLUSIONES

pDebido a que la categora de los Centros Educativos se consideran como Edificaciones Esenciales Tipo A, se recomienda proyectar los Centros Educativos teniendo en cuenta la simetra tanto en la distribucin de masas como de rigideces. Para mejorar su comportamiento se debern seguir la recomendaciones de la Norma Tcnica de Diseo Sismorresistente vigente (1997).


Muchas gracias

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