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ANÁLISIS COMPARATIVO ESTRUCTURAL ENTRE SISTEMA INSDUSTRIALIZADO Y

CONVENCIONAL

Ing. José Joaquín Alvarez Enciso• Coordinador Curaduría Urbana 3 – Bogotá, Colombia• Presidente CTP Estructuras SCI

Diciembre 11 de 2019, Bogotá

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Sistemas Estructurales

• ¿Qué es un sistema industrializado?

• ¿Qué es un sistema convencional?

• ¿Cuántos sistemas estructurales hay en el Reglamento NSR10?

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Edificio Shalom III - Manizales

• Dic11/2019 Deberá ser desalojado y demolido o reforzado

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https://www.eltiempo.com/colombia/otras-ciudades/edificio-shalom-iii-en-manizales-debera-demolerse-o-reforzarse-442410https://www.wradio.com.co/noticias/regionales/edificio-shalom-iii-de-manizales-tendra-desalojo-total/20191210/nota/3989344.aspx

“El 53 por ciento de la obra nocubre con la normatividad, seencontraron coyunturas, lascolumnas no tienen 14 varillas,sino ocho, los entrepisos, el posodel ascensor tampoco son segurosy no hay red contra incendios, entreotras fallas”, señaló el director de laUGR, Jairo Alfredo Baena

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Atalaya de la Mota - Medellín• Desalojado, 23/10/2019

2 Edificios de 21 pisos y 4 sótanos. 240 apartamentos

Ref. 4

Atalaya de la Mota - Medellín

Ref. 5

SistemaEstructural

AmenazaAlta

Amenaza Intermedia

Amenaza Baja

Muros 9 11 13

Combinado 14 21 28

Pórtico 6 12 19

Dual 16 24 27

Total 45 (52%) 68 (78%) 87 (100%)

Sistemas estructurales definidos en NSR10

Sistemas estructurales en edificios altos > 72m

SistemaEstructural

AmenazaAlta

Amenaza Intermedia

Amenaza Baja

Muros 2 6

Combinado 5 14

Pórtico 6 11

Dual 14 19

Total 27 50

0

0

3

12

15 (17%)

Debemos revisar en la actualización del Reglamento NSR para establecer un límites de altura a los edificios en muros DES para zona intermedia como Bogotá y Medellín (ya vamos en 37 pisos) en zonas con Sa > 0.6

Sistemas Estructurales

• ¿Cómo debe ser la comparación de sistemas estructurales?

– Económica

– Facilidad de construcción

– Comportamiento sísmico

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ES UN ERROR DAR ESTAS TABLAS PORQUE ES LA BASE DEL PRESUPUESTO Y LUEGO CONTROLA EL CONTRATO Y EL DISEÑO. EL RANGO REAL DEPENDE DE LA

CONFIGURACIÓN, EL Sa, EL SISTEMA ESTRUCTURAL, ARQUITECTURA Y CIMENTACIÓN

Res 0017/2017

2.4 Obligaciones del Contratante:

• 11. No establecer en las cotizaciones y contratosunos límites a las condiciones y cuantías del diseñoestructural, u otros aspectos, que puedan inducir auna búsqueda de resultados que no cumplan con losmínimos permitidos por el Reglamento NSR‐10.

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PROHIBIDA LA HIPER-OPTIMIZACIÓN

Sistema EstructuralElemento comparativo

Muros Combinado Pórtico Dual

Utilización en vivienda 70% 20% 9% 1%

Utilización en comercio y oficinas

1% 70% 18% 1%

Vivienda Estratos 1 a 4 75% 5% 20% (<5p) 0%

Viviendas Estratos 5 a 6 8% 90% 2% 0%

Costos <<< $ > $ $ --

Problemas estructurales recientes en Colombia

70% 15% 15% --

Reclamaciones postventa 70% 15% 15% --

Elementos comparativos estimados subjetivamente según revisiones en Curaduría

Sistema EstructuralElemento comparativo

Muros Combinado Pórtico Dual

Peso para sismo 70 110 100 120

Variaciones de refuerzos según diseñador

100% 15% 10% 5%

Variabilidad normativa entre códigos de países

100% 20% 20% 20%

Errores frecuentes de diseño

100% 20% 10% 5%

Sismos recientes (Chile, Nueva Zelanda, México,

Ecuador)

60% 10% 30% --

Ductilidad máxima DES/DMO

5/4 7/5 7/5 8/6

Elementos comparativos estimados subjetivamente según revisiones en Curaduría y artículos

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Variación porcentual de los tipos de cimentación, Bogotá

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Variación anual de los tipos de estructuras m²

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Variación anual de los tipos de estructuras m²

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Cortante Sísmico para derivas

Ref. Prefacio NSR10

Cortante sísmico para diseño• Edificios bajos 𝑉 =

𝑉𝑠

𝑅=𝑆𝑎 𝑊

𝑅=2,5 𝐴𝑎 𝐹𝑎 𝐼 𝑀𝑔

𝑅

𝑉 =2,5 𝐴𝑎 𝐹𝑎 𝐼 𝑀 𝑔

∅𝑎 ∅𝑝 ∅𝑟 𝑅𝑜

• Edificios Altos𝑉 =

𝑉𝑠

𝑅=𝑆𝑎 𝑊

𝑅=1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼 𝑀 𝑔

T R=1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼 𝑀 𝑔

Cu Ta R

𝑉 =1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼 𝑀 𝑔

1,75 − 1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐶𝑡 ℎ𝛼 (∅𝑎 ∅𝑝 ∅𝑟 𝑅𝑜)

• Edificios muy altos𝑉 =

1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼 𝑀 𝑔

1,75 − 1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐶𝑡 ℎ𝛼2(∅𝑎 ∅𝑝 ∅𝑟 𝑅𝑜)

Variables en el cortante sísmico

• Edificios Altos0,05 a 0.50

0,8 a 3,5Masa = A* (0,4 a 1,3)

+ 0.25%CV

9,81 no debería modificarse

Factor importancia 1,0 a 1,5

0,47 a 0.73

0,75 a 1

1 a 8

0,75 a 10,8 a 10,8 a 1Límite según zona sísmica y sistema estructural 0,43 a 1

Ajuste 80 a 100%

0.9 sol

ASPECTOS SÍSMICOS QUE INCIDEN EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL SISTEMA INDUSTRIALIZADO VS CONVENCIONAL

Variables de los sistemas estructurales

No reglamentados

Diferencia entre pórtico y muro

Ref. 8 a 12 Ing. Luis Enrique García

2019/12/11 JJA

Sistemas Estructurales

• La comparación real de sistemas estructurales es compleja. El mismo proyecto diseñado por dos ingenieros puede tener variaciones sustanciales

2019/12/11 JJA

Bernavento - Medellín• Demolido, 14/06/2018

1 edificio, 48 apartamentos, 20 pisosRef. 4

Constructora San Felipe-Promotora Bernavento2019/12/11 JJA

Bernavento - Medellín

Ref. 52019/12/11 JJA

Babilonia, Medellín• Demolición, mayo a sep 2019

2019/12/11 JJAhttps://www.elcolombiano.com/antioquia/apenas-27-del-edificio-babilonia-respeto-planos-MH11164899

13 pisos

Edificio Space- Medellín• Colapso 12/10/2013, 12 muertos

1 Edificio, con 6 bloques unidos desde 10 a 23 pisos con 3 a 4 sótanos. 200 apartamentos

Ref. 1 y 22019/12/11 JJA

¿SISTEMA INDUSTRIALIZADO O CONVENCIONAL?

Recomendaciones

Edificio Space- Medellín

Ref. 3Tomado presentación de Ing. Luis Enrique García2019/12/11 JJA

https://youtu.be/97M1OFsLzz8

𝜙𝑃𝑛 max = 0.75 ⋅ ∅ ∙ 0.85𝑓𝑐′ 𝐴g − 𝐴𝑠𝑡 + 𝑓𝑦𝐴𝑠𝑡

𝑃 adm = 0.75 ⋅ 0.65 ∙ 0.85𝑓𝑐′ 𝐴g /1.4

𝑃 adm = 0.3 ⋅ 𝑓𝑐′ 𝐴g

Despreciando el efecto del acero por no estar confinado ni restringido al pandeo

El gran problema es que el concreto lateral hace sus veces de confinamiento del acero vertical y este esfuerzo genera tracciones horizontales

2019/12/11 JJA

Caso de revisión nov-2019

2019/12/11 JJA

SISTEMA INDUSTRIALIZADO O SISTEMA CONVENCIONAL

1. Valores de Módulo de elasticidad (fórmulas, agregados Variaciones +/-40%)

2. Altas resistencias de concreto (hormigueros, retracción 20 a 100%)

3. Considerar Inercias de elementos no sísmicos(+/-50%)

4. Despreciar efectos torsionales (+/-30%)

5. Errores en Avaluó de cargas muertas (40%)

6. Errores en Cargas vivas, tanques en sismo (25% a 100%)

7. Omisión el alguna irregularidad (10, 20, 30%)

8. Error en el empleo de Secciones fisuradas (25 a 30%)

9. Errores en valores de R (10 a 100%)

10. Errores en Alturas máximas empleando otros códigos (10 a 100%)

Errores frecuentes en diseños

11. Errores por método: Diseño por desplazamientos y no por esfuerzos (Error 50%)

12. Error en la zona sísmica (Rango de error de 10 a 200%)

13. Errores de Coordinación con arquitectura (100%)

14. Omitir Efectos ortogonales (33%)

15. No considerar Efecto del fuego (30- 50%, costos)

16. Errores Estudios locales (buscar bajar el sismo hasta 60%)

17. Errores en Diafragmas rígidos, flexibles (shell, membrana 10 a 200%)

18. Error en valores de Ct y alfa (30 a 100%)

19. Muros acoplados o desacoplados diferentes para derivas y diseños (20 a 60%)

20. Elementos de borde, en muros de 8, 10 y 12cm (20 a 80%)

Errores frecuentes en diseños

21. R=4 DMO, muros delgados, gruesos, 1,2 mallas, con o sin EB (10 a 500%)

22. Muros extra-delgados 8cm sin ensayos (dinámicos y no estáticos cíclicos) edificiosaltos Res 17/17(10 a 500%)

23. Inercias de vigas, factores de 1.3 y no 0.7 o 0.5 (30%)

24. Derivas con secciones fisuradas pero junta sísmica con derivas de secciones sinfisurar (100%)

25. Jugar con el periodo: h, ct, E, I, Sa (10 a 500%)

26. Muros combinados en altura concreto-mampostería (20 a 50%)

27. Unión muro-placa con la menor resistencia (20 a 100%)

28. Mezcla en altura DMI, DMO, DES (20 a 100%)

29. Fisurar sólo unos muros (20 a 50%)

30. Revisión al volcamiento cimentación, R, capacidad, FS=1.01 (20 a 50%)

Errores frecuentes en diseños

31. Refuerzo sísmico pilotes a la mitad (100%)

32. Usar dinteles, antepechos para rigidizar (40 a 50%)

33. Edificio irregular con beneficios de regular (20 a 40%)

34. Diseño por desempeño o pushover, para reducir los mínimos (20 a 100%)

35. Combinación modos para derivas y diseño (10 a 50%)

36. Dilatar muros en zona escaleras

37. Volver todo el edificio de mampostería

38. Omitir cargas o hipótesis.

39. Ignorar la trayectoria de cargas

40. Falta de diseño de diafragmas (fuerzas sísmicas en piso 1 o losas de transición)

Errores frecuentes en diseños

41. ÉTICA (competencias desleales, tarifas)

42. Olvidar el comportamiento real de materiales (mallas electrosoldas- ductilidad)

43. Ejecución (control y construible) Tamaños mínimos

44. Error de análisis de Resultados (Ej. Muros 2, procesador diseña en 1)

45. Dejar que el programa emplee Datos por defecto.

46. Buscar la “Hiper-optimización”.

47. Modelos al límite.

48. Aplicar Teorema de la desaparición de momentos y fuerzas sísmica en base (piso 1 ocimentación)

49. Diseñadores que se vuelven abogados estructurales con aplicación ciega del código

50. Eliminar los elementos de borde para cumplir res 0017/17

Errores frecuentes en diseños

GRACIAS

Referencias Bibliográficas

1) https://civil.uniandes.edu.co/Boletin/index.php/k2/item/33-conceptouniandes

2) http://www.scg.org.co/wp-content/uploads/space-opt.pdf

3) Video 2/3 Universidad de los Andes. Ing. Luis Enrique García https://youtu.be/97M1OFsLzz8

4) https://www.elcolombiano.com/antioquia/bernavento-otra-equivocacion-del-calculista-de-space-JM1718380

5) https://umbral.co/hojadevida/images/proyectos/Zona_3_ItaguiPrado_Belen_Laureles/Belen/Atalayadelamota/web/7.jpg Ing. Santiago Pujol 1_Recommended Thicknesses for Structural Walls to Resist EarthquakeDemands in Colombia [based on PARRA]

6) DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO Duodécima edición ARTHUR H. NILSON Professor Emeritus . Structural Engineering Cornell University

7) Ing. José Álvarez https://www.aciescolombia.org/docs/conferencias/errores%20en%20dise%C3%B1o.pdf

8) Ing. Luis Enrique García https://www.aciescolombia.org/docs/conferencias/Dismuros-2012.pdf

9) Simposio Internacional sobre la modelación numérica en las Ingenierías Estructural y Sísmica https://www.youtube.com/watch?v=Avk3I7m7gwA&feature=em-lbcastemail

10) https://sci.org.co/pronunciamiento-de-la-sci-sobre-los-problemas-estructurales-de-edificios-recientes-y-posteriores-a-la-caida-del-edificio-space-en-colombia/

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Referencias Bibliográficas

11) https://www.asosismica.org.co/wp-content/uploads/2018/07/ACTA-149-26-julio-2018.pdf

12) Res 0017/2017

13) Artículos CEER

14) ACI 318-19

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