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EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE DEL EDIFICIO DEL CENTRO DE
EDUCACION PERMANENTE (CEPI) DE LA UNIVERSIDAD DE IBAGUE.
JUAN JOSE SAAVEDRA CUENCA CAMILO ANDRES AUGUSTO MAHECHA VARON
UNIVERSIDAD DE IBAGUÉ
FACULTAD DE INGENIERIA – PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
IBAGUE – TOLIMA
2019
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 III
EVALUACION DE VULNERABILIDAD
SISMORESISTENTE DEL EDIFICIO DEL CENTRO DE EDUCACION PERMANENTE (CEPI) DE LA
UNIVERSIDAD DE IBAGUE.
JUAN JOSE SAAVEDRA CUENCA CAMILO ANDRES AUGUSTO MAHECHA VARON
Trabajo de grado que se presenta como requisito parcial para optar al título de:
INGENIERO CIVIL
Director (a):
Ing. Néstor Luis Guerrero
Director de programa de Ingeniería Civil Universidad de Ibagué
UNIVERSIDAD DE IBAGUÉ
FACULTAD DE INGENIERIA – PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
IBAGUE – TOLIMA
2019
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 V
“Intenta no volverte un hombre de éxito,
Sino volverte un hombre de valor”
Dedicado a: Mi madre Francelina Saavedra
Mis primas Adíela y Marisela Torres
Juan José Saavedra
Dedicado a: Mi madre Carmen Varón
Mi padre Cesar Mahecha
Camilo Mahecha
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 VII
Agradecimientos
Agradecemos a Dios, y a nuestras familias por todo su apoyo en este proceso de
formación, por permitirnos cumplir nuestras metas y por siempre contar con su apoyo.
Agradecemos al Ingeniero Néstor Guerrero director de la facultad de Ingeniería Civil,
tutor del presente proyecto, quien apoyo y guio el desarrollo del presente trabajo de
grado. Agradecemos a los profesores de la Universidad de Ibagué pieza fundamental
para el desarrollo personal y académico, agradecemos a todos los que se vieron
involucrados en el desarrollo del presente trabajo por su apoyo y compromiso.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)l) Título de la tesis o trabajo de investigación
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 IX
Resumen
El centro de educación permanente de la Universidad de Ibagué fue construida en el año
de 1997, este se ha empleado con un uso académico y administrativo para la formación
de los estudiantes de todos los programas y el desarrollo de la Universidad. El centro de
educación permanente está constituido por dos módulos, cada uno de ellos construidos
en épocas diferentes, la propuesta a continuación expuesta, se basa en el análisis sismo
resistente del bloque del centro de educación permanente construido más recientemente
conocido como CEPI.
El documento describe el desarrollo de una metodología para evaluar la vulnerabilidad
sísmica de esta edificación y a su vez se define los criterios para identificar prioridades
en la rehabilitación del edificio que lo amerite o requiera. La metodología incluye un
proceso de evaluación con una inspección de la estructura, que constituye el primer
contacto que tiene el evaluador con la edificación y permite conocer cualitativamente su
estado y condiciones. Se utilizó toda la información recopilada para crear un modelo
matemático y de esa manera analizar el comportamiento de la estructura al estar
sometida a las solicitaciones de cargas estáticas y dinámicas, igualmente se realizaron
ensayos de laboratorio destructivos y no destructivos para determinar la capacidad de las
propiedades mecánicas de los materiales utilizados en la construcción de la estructura.
Luego se realiza el proceso de evaluación, con el fin de verificar el cumplimiento de los
parámetros establecidos por la Norma Colombiana De Sismo resistencia. Todo el análisis
realizado arrojará resultados que permitirán obtener un diagnóstico de vulnerabilidad
sismo resistente de la estructura.
Como resultado del trabajo realizado se indica que la edificación cumple con los
requerimientos planteados en Reglamento Colombiano de Construcción Sismo
Resistente en tanto al chequeo de derivas se trata, teniendo un valor muy por debajo del
máximo establecido, con respecto a la distribución de aceros de las vigas presentada en
los planos, no está acorde con los resultados obtenidos en el análisis del modelo
matemático, por lo que se estima que la estructura puede estar sobre diseñada, pero a
pesar de esto tendría un buen comportamiento ante un movimiento telúrico.
Palabras clave: Sismo resistente, Vulnerabilidad sísmica, Estructura, Diagnostico,
Rehabilitación estructural.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
X Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Abstract
The permanent education center of the University of Ibagué was built in the year of 1997,
it has been used in the academic and administrative use of the students' training, the
programs and the development of the University. The center of permanent education is
constituted by two blocks, each of them with different years of construction, the proposal
presented below, is based on analysis.
The document will describe the development of a methodology to evaluate the operation
of the building and at the same time it allows to define the criteria to identify the functions
in the rehabilitation of the building that warrants or requires it. It starts with the evaluation
process with an inspection of the structure, with the first contact that the evaluator has
with the building and allows qualitatively know their status and conditions. Then the
process of evaluation of damage and seismic vulnerability is carried out, that is to say,
how susceptible to damage is building before the action of horizontal forces produced by
an earthquake. All the information collected will be used to create a mathematical model
and a way to manage the behavior of the structure being in the place where static and
dynamic loads will be presented, and destructive and non-destructive laboratory tests will
also be carried out determine the capacity of the mechanical properties of the materials
used in the construction of the structure. All the analysis carried out will yield the results
that obtain a diagnosis of the vulnerability of the structure.
Keywords: Resistant earthquake, Seismic vulnerability, Structure, Diagnosis, Structural
rehabilitation.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 XI
Contenido
Pág.
Resumen ......................................................................................................................... IX
Lista de figuras ............................................................................................................. XIII
Lista de tablas .............................................................................................................. XV
Introducción .................................................................................................................... 1
1. Capítulo 1 ..................................................................................................................... 3 1.1 Planteamiento del problema ................................................................................. 3 1.2 Objetivos .............................................................................................................. 6
1.2.1 Objetivo General ........................................................................................ 6 1.2.2 Objetivos Específicos ................................................................................. 6
1.3 Justificación .......................................................................................................... 6 1.5 Alcance y Limitaciones ......................................................................................... 7
2. Capítulo 2 ..................................................................................................................... 9 2.1 Antecedentes ....................................................................................................... 9
2.1.1 Análisis de vulnerabilidad sísmica y reforzamiento de las sedes del SENA Ibagué ...................................................................................................... 9 2.1.2 Estudio de vulnerabilidad sismo estructural Convento Hermanas De La Visitación, Bogotá. ............................................................................................. 10 2.1.3 Vulnerabilidad sísmica y patológica de la Institución Universitaria, Tecnológica de Antioquia .................................................................................. 11
2.2 Marco Teórico .................................................................................................... 12 2.2.1 Que es un sismo ...................................................................................... 12 2.2.2 Causas de los terremotos ......................................................................... 12 2.2.3 Ondas sísmicas ........................................................................................ 13 2.2.4 Magnitud del sismo ................................................................................... 13 2.2.5 Intensidad de los sismos .......................................................................... 14 2.2.6 Daño causado por un sismo a una edificación .......................................... 15 2.2.7 Riesgo sísmico ......................................................................................... 15 2.2.8 Amenaza sísmica ..................................................................................... 15 2.2.9 Vulnerabilidad sísmica .............................................................................. 16 2.2.10 Sismo resistencia ................................................................................... 16 2.2.11 Emplazamiento sismo tectónico de Colombia ......................................... 16 2.2.12 Historia sísmica de Colombia ................................................................. 17 2.2.13 Mapas de amenaza sísmica en Colombia .............................................. 19 2.2.14 Ensayos no destructivos ......................................................................... 21 2.2.15 Ensayo Esclerómetro ............................................................................. 21 2.2.15.1 Equipo (Esclerómetro) ......................................................................... 22 2.2.15.2 Aspectos a tener en cuenta a la hora de realizar el ensayo ................. 23 2.2.16 Ensayo con Profoscope .......................................................................... 23 2.2.16.1 Equipo (Profoscope) ............................................................................ 24 2.2.17 Método FEMA 154 .................................................................................. 25
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
XI
I
Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
2.2.18 Método NSR-10 ......................................................................................25 2.2.19 Modelo Matemático .................................................................................25
3. Capítulo 3 ...................................................................................................................27 3.1 Evaluación cualitativa del edificio del centro de educación permanente (CEP1) .27 3.1.1 Conceptos para definir la puntación básica (Basic Score) ................................29 3.1.2 Irregularidades .................................................................................................31 3.2 Verificación de dimensiones mínimas de elementos estructurales dispuestas en la NSR-10 .................................................................................................................34 3.2.1 Dimensiones mínimas para vigas DMO ...........................................................34 3.2.2 Dimensiones mínimas para vigas DES ............................................................34 3.2.3 Dimensiones mínimas para columnas DMO .....................................................35 3.2.4 Dimensiones mínimas para columnas DES......................................................35 3.3 Evaluación cuantitativa del edificio del CEP1 ......................................................36 3.3.1 Procedimiento del ensayo de esclerometria .....................................................36 3.3.2 Procedimiento del ensayo de profoscope. ........................................................39 3.4 Procedimiento del modelo matemático ...............................................................41 3.4.1 Revisión de Derivas .........................................................................................42 3.4.2 Revisión de áreas de acero en vigas ...............................................................43
4. Capítulo 4 ................................................................................................................45 4.1 Evaluación cualitativa del edificio CEP1 ..............................................................45 4.2 Verificación de dimensiones mínimas de elementos estructurales dispuestas en la NSR-10 .................................................................................................................47 4.2.1 Revisión de dimensiones mínimas para vigas DMO .........................................47 4.2.2 Revisión de dimensiones mínimas para vigas DES ..........................................49 4.2.3 Revisión de dimensiones mínimas para tipos de columnas encontradas en el edificio CEP1 para DMO. ..........................................................................................54 4.2.4 Revisión de dimensiones mínimas para tipos de columnas encontradas en el edificio CEP1 para DES. ...........................................................................................56 4.3 Resultados del ensayo de esclerometria .............................................................57 4.4 Resultados del ensayo de Profoscope y revisión del refuerzo. ............................61 4.5 Modelo matemático .............................................................................................71 4.5.1 Avaluó de carga muerta ...................................................................................71 4.5.2 Avaluó de carga viva ........................................................................................73 4.5.3 Parámetros para determinar el valor del espectro de aceleraciones de diseño.74 4.6 Revisión del edificio con modelo en ETABS. .......................................................77 4.6.1 Chequeo de derivas. ........................................................................................77 4.6.2 Centro de masa con respecto al centro de rigidez............................................78 4.6.3 Revisión del refuerzo de vigas, con las fuerzas de diseño obtenidas en el programa ETABS 2016. ............................................................................................79 4.6.4 Revisión de áreas de acero en vigas ...............................................................80
Conclusiones y recomendaciones ...............................................................................89 1.1 Conclusiones ..................................................................................................89 1.2 Recomendaciones ..........................................................................................90
Bibliografía .....................................................................................................................91
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)l) Título de la tesis o trabajo de investigación
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 XIII
Lista de figuras
Pág. Figura 1-1: Ubicación Universidad de Ibagué. .................................................................. 3
Figura 1-2: Ubicación edificación centro de educación permanente. ................................ 4
Figura 1-3: Vista en planta CEP I ..................................................................................... 4
Figura 1-4: Zonas de amenaza sísmica según la NSR-10. ............................................... 5
Figura 2-1: Convento de las Hermanas De La Visitación. ............................................... 11
Figura 2-2: Ensayos con el Martillo de Rebote (Facultad de Minas) ............................... 12
Figura 2-3: Principales sistemas de fallamiento en Colombia. ........................................ 17
Figura 2-4: Localización epicentral de los sismos con Ms>3 (1541-2009) ...................... 18
Figura 2-5: Mapa de zonificación sísmica Colombiana ................................................... 20
Figura 2-6: Mapa de Aa y Av (Aceleración pico efectiva) ................................................ 20
Figura 2-7: Martillo de rebote (esclerómetro) y piedra abrasiva. ..................................... 22
Figura 2-8: Yunque de ensayo ....................................................................................... 23
Figura 2-9: Profoscope ................................................................................................... 24
Figura 3-1: Instrumento de medición para evaluación cualitativa .................................... 28
Figura 3-2: Instrumento de medición para evaluación cualitativa (Continuación) ............ 29
Figura 3-3: Coeficiente Aa y Av para la ciudad de Ibagué .............................................. 30
Figura 3-4: Amenaza sísmica del FEMA......................................................................... 30
Figura 3-5: Separación sísmica. ..................................................................................... 31
Figura 3-6: Irregularidad en vertical. ............................................................................... 32
Figura 3-7: Irregularidad en Planta. ................................................................................ 33
Figura 3-8: Selección de las columnas en nivel2 para el ensayo de esclerometria. ........ 37
Figura 3-9: Cuadro de 12cm x 10cm para ensayo de esclerometria ............................... 37
Figura 3-10: Cuadros de 1” x 1” para ensayo de esclerometria ...................................... 38
Figura 3-11: Ensayo de esclerometria ............................................................................ 38
Figura 3-12: Datos obtenidos del ensayo esclerómetro .................................................. 39
Figura 3-13: Columnas escogidas en el nivel2 para el ensayo de profoscope. ............... 39
Figura 3-14: Ensayo de Profoscope ............................................................................... 40
Figura 3-15: Señalización de barras detectadas por el profoscope................................. 40
Figura 3-16: Separación de barras en columnas. ........................................................... 41
Figura 3-17: Grupo de Importancia ................................................................................. 41
Figura 3-18: Clasificación de los perfiles de suelos ........................................................ 42
Figura 3-19: Derivas máximas como porcentajes de ℎ𝑝𝑖 ................................................ 42
Figura 3-20: Hoja electrónica en Excel para revisión de refuerzo en vigas. .................... 43
Figura 4-1: Resultado de la evaluación cualitativa .......................................................... 45
Figura 4-2: Distribución de barras longitudinales de la columna C5 eje C2 .................... 61
Figura 4-3: Distribución de estribos de la columna C5 eje C2 ......................................... 62
Figura 4-4: Distribución de barras longitudinales de la columna C5 eje C1 .................... 63
Figura 4-5: Distribución de estribos de la columna C5 eje C1 ......................................... 64
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
XI
V
Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-6: Distribución de barras longitudinales de la columna C4 eje F1 ..................... 65
Figura 4-7: Distribución de estribos de la columna C4 eje F1 .......................................... 66
Figura 4-8: Distribución de barras longitudinales de la columna C2 eje D4 ..................... 67
Figura 4-9: Distribución de estribos de la columna C2 eje D4 ......................................... 68
Figura 4-10: Distribución de barras longitudinales de la columna C1 eje D5 ................... 69
Figura 4-11: Distribución de estribos de la columna C1 eje D5 ....................................... 70
Figura 4-12: Carga muerta mínima para la cubierta (nivel 3). .......................................... 72
Figura 4-13: Carga viva. .................................................................................................. 73
Figura 4-14: Carga viva para cubierta (nivel 3). ............................................................... 73
Figura 4-15: Grupo de Importancia ................................................................................. 74
Figura 4-16: Tipo de suelo .............................................................................................. 74
Figura 4-17: Espectro de diseño. .................................................................................... 75
Figura 4-18: Modelado del edificio en ETABS (3D). ........................................................ 76
Figura 4-19: Planta del nivel 1 del edificio en ETABS...................................................... 76
Figura 4-20: Planta del nivel 2 del edificio en ETABS...................................................... 77
Figura 4-21: Irregularidad en planta. ............................................................................... 79
Figura 4-22: Despiece de viga VG-2 (Nivel 1). ................................................................ 80
Figura 4-23: Revisión del área de acero de viga VG-2 en la hoja electrónica. ................. 81
Figura 4-24: Despiece de VG-3 (Nivel 1). ........................................................................ 81
Figura 4-25: Revisión del área de acero de viga VG-3 en la hoja electrónica. ................. 82
Figura 4-26: Despiece de viga VG-10 (Nivel 1). .............................................................. 82
Figura 4-27: Revisión del área de acero de viga VG-10 en la hoja electrónica. ............... 83
Figura 4-28: Despiece de viga VG-11 (Nivel 1). .............................................................. 83
Figura 4-29: Revisión del área de acero de viga VG-11en la hoja electrónica. ................ 84
Figura 4-30: Despiece de viga VG-2 (Nivel 2). ................................................................ 84
Figura 4-31: Revisión del área de acero de viga VG-2 en la hoja electrónica. ................. 85
Figura 4-32: Despiece de viga VG-3 (Nivel 2). ................................................................ 85
Figura 4-33: Revisión del área de acero de viga VG-3 en la hoja electrónica. ................. 86
Figura 4-34: Despiece de viga VG-10 (Nivel 2). .............................................................. 86
Figura 4-35: Revisión del área de acero de viga VG-10en la hoja electrónica. ................ 87
Figura 4-36: Despiece de viga VG-11 (Nivel 2). .............................................................. 87
Figura 4-37: Revisión del área de acero de viga VG-11en la hoja electrónica. ................ 88
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)l) Título de la tesis o trabajo de investigación
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 XV
Lista de tablas
Pág. Tabla 2-1: Intensidad de los sismos (Escala Mercalli). ................................................... 14
Tabla 3-1: Tipo de material FEMA .................................................................................. 29
Tabla 3-2: Puntuación Básica. ........................................................................................ 31
Tabla 3-3: Revisión de vigas DMO. ................................................................................ 34
Tabla 3-4: Revisión de vigas DES. ................................................................................. 35
Tabla 3-5: Revisión de columnas DMO. ......................................................................... 35
Tabla 3-6: Revisión de columnas DES. .......................................................................... 36
Tabla 3-7: Tipos de columnas del edificio CEP1. ............................................................ 36
Tabla 4-1: Revisión de Vigas horizontales del nivel 1. .................................................... 47
Tabla 4-2: Revisión de Vigas horizontales del nivel 2. .................................................... 47
Tabla 4-3: Revisión de Vigas horizontales del nivel 3. .................................................... 47
Tabla 4-4: Revisión de Vigas verticales del nivel 1. ........................................................ 48
Tabla 4-5: Revisión de Vigas verticales del nivel 2. ........................................................ 48
Tabla 4-6: Revisión de Vigas verticales del nivel 3. ........................................................ 49
Tabla 4-7: Revisión de Vigas horizontales del nivel 1. .................................................... 49
Tabla 4-8: Revisión de Vigas horizontales del nivel 2. .................................................... 50
Tabla 4-9: Revisión de Vigas horizontales del nivel 3. .................................................... 50
Tabla 4-10: Revisión de Vigas verticales del nivel 1. ...................................................... 51
Tabla 4-11: Revisión de Vigas verticales del nivel 2. ...................................................... 52
Tabla 4-12: Revisión de Vigas verticales del nivel 3. ...................................................... 53
Tabla 4-13: Verificación de columna C1 para DMO. ....................................................... 54
Tabla 4-14: Verificación de columna C2 para DMO. ....................................................... 54
Tabla 4-15: Verificación de columna C3 para DMO. ....................................................... 54
Tabla 4-16: Verificación de columna C4 para DMO. ....................................................... 55
Tabla 4-17: Verificación de columna C5 para DMO. ....................................................... 55
Tabla 4-18: Resumen de columnas para DMO. .............................................................. 55
Tabla 4-19: Verificación de columna C1 para DES. ........................................................ 56
Tabla 4-20: Verificación de columna C2 para DES. ........................................................ 56
Tabla 4-21: Verificación de columna C3 para DES. ........................................................ 56
Tabla 4-22: Verificación de columna C4 para DES. ........................................................ 56
Tabla 4-23: Verificación de columna C4 para DES. ........................................................ 57
Tabla 4-24: Resumen de columnas para DES. ............................................................... 57
Tabla 4-25: Ensayo de esclerometria en el primer piso a la columna tipo 5. ................... 57
Tabla 4-26: Ensayo de esclerometria en el segundo piso a la columna tipo 5. ............... 58
Tabla 4-27: Ensayo de esclerometria en el tercer piso a la columna tipo 5. .................... 58
Tabla 4-28: Ensayo de esclerometria en el segundo piso a la columna tipo 1. ............... 59
Tabla 4-29: Ensayo de esclerometria en el tercer piso a la columna tipo 1. .................... 59
Tabla 4-30: Ensayo de esclerometria en el tercer piso a la columna tipo 2. .................... 60
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
X
VI
Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Tabla 4-31: Ensayo de esclerometria en el primer piso a la columna tipo 4. ................... 60
Tabla 4-32: Ensayo de esclerometria a losas de entre piso. ........................................... 61
Tabla 4-33: Avaluó de carga muerta. .............................................................................. 71
Tabla 4-34: Avaluó de carga muerta de escaleras. ......................................................... 72
Tabla 4-35: Chequeo de derivas en la dirección X. ......................................................... 77
Tabla 4-36: Chequeo de derivas en la dirección Y .......................................................... 78
Tabla 4-37: Centro de masa y rigidez en dirección X. ..................................................... 78
Tabla 4-38: Centro de masa y rigidez en dirección X. ..................................................... 78
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 1
Introducción
El estudio de vulnerabilidad sísmica de un edificio existente, es fundamental para
conocer si la estructura estudiada va a tener un buen comportamiento al momento de
un eventual sismo. En edificaciones de grupo de uso III como el Centro de Educación
Permanente (CEP I) se debe realizar un estudio de vulnerabilidad sisma ya que el
Reglamento Colombiano De Construcción Sismo Resistente (NSR-10) incluye a los
centros de enseñanza como la Universidad de Ibagué dentro de las edificaciones de
atención a la comunidad, estas estructuras son indispensables después de un temblor ya
que sirven para atender la emergencia y preservar la salud y seguridad de las personas.
Las edificaciones en la Universidad en su gran mayoría fueron construidas antes de que
entrara en vigencia el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-
10), e incluso existen edificaciones en las cuales muy seguramente no se tuvieron en
cuenta criterios sismo resistentes en su diseño y construcción, por ello y teniendo en
cuenta que una de las políticas de la universidad es garantizar la integridad de los
estudiantes, se realizó una evaluación de vulnerabilidad para verificar que la edificación
del centro de estudio cumpla los requerimientos mínimos de diseño y construcción
establecidos por el reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR-10. La
última versión de la normativa sismo resistente expedida a través de la Ley 400 de 1997,
a diferencia de la de 1984, obliga a evaluar y rehabilitar ciertas edificaciones
indispensables para la recuperación de la comunidad con posterioridad a un sismo. El
objetivo general planteado para poder lograr dicho fin es realizar un estudio de
vulnerabilidad sismo resistente al edificio del centro de educación permanente (CEP I),
teniendo como base el análisis estructural, el método de resistencia ultima y los
parámetros estipulados en el Reglamento Colombiano De Construcción Sismo
Resistente (NSR-10), para cumplir con este objetivo se recopilara información sobre los
aspectos generales de la estructura, se resaltara la importancia del estudio del
comportamiento sísmico de la estructura, y se realizara una caracterización general de
las propiedades de los materiales empleados en la construcción de la estructura.
Mediante el FEMA se determinara el índice cualitativo de vulnerabilidad del edificio,
indicando si la edificación necesita algún tipo de reforzamiento, pero este no se
propondrá , debido a que es un proceso muy extenso y especifico que se debe realizar,
por lo tanto ese tema no se tocara el en presente documento.
El presente documento está compuesto por cinco capítulos en los cuales se encuentra el
desarrollo del trabajo de investigación, en el capítulo uno se presenta el planteamiento
del problema, donde se describe la problemática que se presenta y por el cual se realiza
el presente trabajo, de igual forma el capítulo uno contiene los objetivos, el alcance y las
limitaciones y además contiene la justificación.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
2 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
El capítulo dos está dedicado a los antecedentes y al marco teórico, en él se puede
encontrar casos de estudios de vulnerabilidad sísmica realizados a edificios de la cuidad
de Ibagué como de otras ciudades del país.
El capítulo tres contiene la metodología, en donde se muestra la forma de recolección de
datos generales de la estructura, como también muestra el procedimiento que se realizó
para llevar acabo las evaluaciones cualitativas y cuantitativas de la estructura. En el
capítulo cuatro se presenta el análisis de resultados, analizando el comportamiento
estático de la estructura, y comparando los resultados obtenidos, con las
especificaciones planteadas en el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo
Resistente (NSR-10).
Por último se muestra las conclusiones, las cuales presentan el punto de vista de los
autores, basados en los resultados obtenidos y en los parámetros especificados por la
norma sismo resistente Colombiana.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 3
1. Capítulo 1
1.1 Planteamiento del problema
El centro de educación permanente (CEP l) se encuentra ubicado en la Universidad de
Ibagué localizada al norte de la cuidad de Ibagué, más exactamente en el barrio Ambalá,
tal como se muestra en la Figura1-1.
Figura 1-1: Ubicación Universidad de Ibagué.
Fuente: Google Earth
La universidad está conformada por más de 20 edificios, los cuales en su mayoría fueron
construidos antes del que el reglamento de construcción sismo resistente NSR-10 entrara
en vigencia, por lo tanto muchos de los diseños utilizados para la construcción de estas
edificaciones no están acorde a la normatividad vigente.
El edificio del centro de educación permanente, es un edificación en concreto armado, de
3 niveles, el cual tiene un uso administrativo y académico, siendo así una de las
edificaciones más frecuentadas por el personal de la universidad.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
4 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 1-2: Ubicación edificación centro de educación permanente.
Fuente: Google Maps.
En la figura 1-3 se muestra la planta del edificio del centro de educación permanente.
Figura 1-3: Vista en planta CEP I
Fuente: Base de datos Universidad de Ibagué.
El centro de educación permanente está compuesto por dos módulos, construidos en
diferentes años, el estudio de vulnerabilidad sísmica descrito en este documento, se
realizó al edificio construido en el año 2008, siendo de los dos módulos, el más
recientemente construido, el edificio se puede observar resaltado en la imagen anterior.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 5
De acuerdo al NSR-10 y al estudio final de microzonificación sísmica de la Alcaldía
Municipal de Ibagué (Alcaldía de Ibagué, 2006), la Universidad de Ibagué se encuentra
ubicada en una zona de amenaza sísmica intermedia, tal y como se muestra en la Figura
1-4; sin embargo la ciudad de Ibagué es atravesada por una falla conocida como Falla de
Ibagué y se identifica desde la universidad del Tolima, pasando por hacienda piedra
pintada, hato de la virgen, Chucuní y el Río Opia. Una zona de falla geológica es una
zona con un alto riesgo sísmico, es decir es más propensa a presentarse una actividad
sísmica por la activación de la falla. El Reglamento Colombiano de Contruccion Sismo
Resistente NSR-10 define parámetros mínimos para el diseño de estructuras de
concreto, según la capacidad de disipación de energía que debe poseer un edificio
dependiendo de la zona de amanezca símica en la cual está ubicada, ya que el centro
de educación permanente de la Universidad de Ibagué se construyó antes de entrar en
vigencia dicha norma, es pertinente realizar un estudio de vulnerabilidad sísmica a la
edificación para saber si esta cumple con estos aspectos mínimos descritos en la norma,
además ya que la estructura en estudio hace parte de un centro de enseñanza, se
considera un estructura de atención a la comunidad, según A.1.2.3.3 de la NSR-10 este
edificio es esencial para la recuperación de la comunidad con posterioridad a una
emergería, incluyendo un sismo.
Figura 1-4: Zonas de amenaza sísmica según la NSR-10.
Fuente: Norma sismo resistente (NSR-10)
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
6 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Considerando lo antes planteado, se produce la necesidad de conocer si el edificio CEP I
tendrá un buen comportamiento ante un sismo estimado para la zona, y además es
necesario hacer las comparaciones pertinentes para saber si la edificación cumple con
los requisitos mínimos estipulados en el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo
Resistente NSR-10, para dar respuesta a estas preguntas se plantean los siguientes
objetivos.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo General
Evaluación de la vulnerabilidad sismo resistente del edificio del centro de educación
permanente (CEP I) de la Universidad de Ibagué.
1.2.2 Objetivos Específicos
1. Recopilar información acerca de las características principales de la estructura.
2. Evaluar cualitativamente la vulnerabilidad del sistema estructural.
3. Determinar las características mecánicas de los materiales constitutivos de los
elementos estructurales.
4. Analizar el comportamiento del sistema estructural bajo carga sísmica mediante
simulación numérica.
1.3 Justificación
Toda edificación de uso educacional, se considera de tipo esencial, las cuales deben
permanecer operativas luego de la ocurrencia de un evento sísmico. Es por esto, que es
necesario conocer la vulnerabilidad tanto de los componentes del sistema estructural y
de los componentes de los elementos no estructurales, con la finalidad de detectar y
corregir posibles fallas o respuestas estructurales inadecuadas.
Las últimas versiones (NSR-98 y NSR-10) de la normativa sismo resistente expedida a
través de la Ley 400 de 1997, a diferencia de la de 1984, obligan a evaluar y rehabilitar
ciertas edificaciones indispensables para la recuperación de la comunidad con
posterioridad a un sismo, y establece los criterios y procedimientos para realizar la
evaluación y los diseños correspondientes.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 7
Es de destacar que al analizar el funcionamiento estructural de las edificaciones con las
condiciones actuales de diseño y construcción, y al determinar el índice de vulnerabilidad
sismo resistente al que están sometidas la estructuras, se puede identificar los
elementos que disminuyen la capacidad estructural de las mismas mediante argumentos
matemáticos, permitiendo así, que la universidad esté al tanto del comportamiento
estructural de los edificios que la componen.
Dicho lo anterior, la Universidad de Ibagué dentro su plan de desarrollo y en su esfuerzo
por brindar el mejor servicio de aprendizaje a sus estudiantes y a su comunidad
universitaria, está realizando una evaluación a los edificios internos de la misma, por lo
tanto, los resultados y el producto de este trabajo de investigación serán dirigidos como
insumo dentro del plan de desarrollo físico de la Universidad de Ibagué, con el cual se
pretende evaluar diferentes proyectos de mejoramiento para las instalaciones de la
universidad.
1.5 Alcance y Limitaciones
Durante el proceso de análisis sísmico desarrollado sobre el edificio en estudio, y luego
de la recolección correspondiente de datos, se realizó un análisis estático a la estructura,
por medio de un modelo matemático, dicho modelo matemático permite mediante un
Software llamado ETABS, determinar las derivas que contiene la edificación con las
condiciones actuales que esta presenta, y permite a su vez realizar una comparación de
los valores obtenidos, en este caso, se compara con las mínimas estipuladas por el
Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, de igual forma
mediante este análisis estático se conoce el posible comportamiento de la estructura ante
las fuerzas producidas por un eventual sismo dependiendo de la zona de amenaza
sísmica en donde se encuentre ubicado el edificio.
Mediante este mismo Software, se pudo analizar las fuerzas producidas sobre los
elementos que componen la estructura, con lo cual se realizó un procedimiento de
revisión, para conocer la cantidad de refuerzo y la distribución del mismo, que cada
elemento estructural debería de tener para cumplir con los requerimientos mínimos de
la NSR-10, y dado que se conoce los planos con los que la estructura fue construida
realizar una comparación.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
8 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 9
2. Capítulo 2
2.1 Antecedentes
Es pertinente el análisis de información secundaria relacionada con el análisis de
vulnerabilidad sísmica en diferentes estructuras en concreto reforzado, dada que esto
será de mucha ayuda en el desarrollo y comprensión del problema que concierne a este
proyecto de investigación. Son muchos los estudios que se han desarrollado,
relacionados con este tema, y así muchas de las soluciones estructurales que han sido
planteadas con ayuda de estas evaluaciones. Es por esto, que a continuación se
presentan los aspectos fundamentales de investigaciones realizadas que marcan un
antes y un después en el progreso de evaluaciones de riesgo sísmico en estructuras
donde se usaron distintos métodos de análisis, que pudieron utilizarse como base y
referencia para el desarrollo de esta investigación. Se tuvieron en cuenta estudios
relevantes a nivel internacional, nacional y local en los que se consideraron que la
metodología utilizada es similar o de gran apoyo para la filosofía de este análisis.
A raíz de las diferentes catástrofes ocasionadas por movimientos telúricos en distintos
sitios a nivel mundial, desde hace mucho tiempo se han venido realizado investigaciones
para determinar la respuesta que presenta una edificación o estructura ante fuerzas
sísmicas. Los estudios de vulnerabilidad en los últimos 20 años han sufrido un gran
avance, anteriormente era complejo y no se tenían las herramientas para acercarse a
realizar predicciones o suposiciones sobre el comportamiento de las estructuras ante un
sismo.
2.1.1 Análisis de vulnerabilidad sísmica y reforzamiento de las sedes del SENA Ibagué
En este proyecto se buscó hacer una evaluación de la vulnerabilidad que presentan los
edificios Concasa y Banco del estado, al ser expuestos a un sismo, esto mediante la
simulación de un evento sísmico en los edificios mediante el software estructural ETABS,
y la aplicación de metodologías recomendadas por la FEMA, ATC-40 y la NSR 10 que
determinen el comportamiento que presentan las estructuras.
La investigación inició con la recolección de información primaria: datos generales de los
edificios, planos estructurales y despieces de elementos estructurales. Seguido a esto se
procedió a modelar ambos edificios en el software ETABS, incluyendo dimensiones
reales, cuantías de acero y resistencias de diseño. Luego, se siguió la metodología
propuesta por la FEMA y la ATC-40, se modificaron diferentes parámetros en el software
ETABS que permitieran analizar a los materiales en el rango inelástico, debido a esto se
realizó la curva de capacidad para cada edificación para así compararla con la curva de
demandas sísmica y determinar el comportamiento de cada edificación.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
10 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Después se realizó el procedimiento descrito por la NSR-10 para determinar la
vulnerabilidad sísmica, donde se simularon los edificios con los requerimientos
expresados por la norma y aplicando las combinaciones propuestas se comparó a través
de parámetros como las cuantías de acero requeridas, con las cuantías reales con las
que se construyeron, y se calcularon los índices para determinar los elementos
estructurales que presentaban sobreesfuerzo. Con estos análisis se pudieron analizar
rotulas o zonas en los elementos estructurales de ambos edificios, las cuales, ante la
ocurrencia de un sismo, podrían llegar a producir un colapso y con esto dejar de
funcionar. Además, con la aplicación de estas metodologías se pudieron conocer las
zonas vulnerables en estas edificaciones.
2.1.2 Estudio de vulnerabilidad sismo estructural Convento Hermanas De La Visitación, Bogotá.
Este proyecto se basó en la evaluación técnica e inspección visual del sector antiguo del
convento “Hermanas de la visitación de Santa María de Bosa” edificación declara como
inmueble de interés nacional, debido a la edad y a su importancia como patrimonio se
estableció la necesidad de realizar un estudio de vulnerabilidad sísmica para saber si la
estructura cumplía con los requerimientos sismo resistentes mínimos.
Durante la inspección visual y los ensayos para la recolección de muestras sobre los
materiales de construcción se pudo identificar que la edificación no poseía un sistema
estructural (Vigas de cimentación, Columnas y Vigas de confinamiento), por esta razón
se evaluó la alternativa de rehabilitación (reforzamiento), mediante la construcción de
vigas de cimentación y estructuras de confinamiento, y de esta manera reducir el riesgo
en la eventualidad de un evento sísmico. (Salle, 2007)
Mediante las características mecánicas de los materiales y la inspección realizada
inicialmente se pudo generar un modelo en el cual se pudo determinar, que la edificación
necesitaba un intervención rápida, debido a que al ser un estructura construida hace
tanto tiempo en su diseño y construcción no se tuvieron en cuenta aspectos sísmicos,
que ahora son estipulados en la norma actual.
Basados en esto, se presentó una propuesta de reforzamiento teniendo en cuenta que la
edificación es declarada como patrimonio histórico y que esta fue construida antes de la
vigencia de la norma NSR-98, por lo tanto se debía de llevar un procedimiento singular.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 11
Figura 2-1: Convento de las Hermanas De La Visitación.
Fuente: Google
2.1.3 Vulnerabilidad sísmica y patológica de la Institución Universitaria, Tecnológica de Antioquia
El Instituto Tecnológico de Antioquia-Institución Universitaria (T. de A.–IU), inició labores
académicas en 1983, como institución pública de educación superior dedicada
principalmente a la formación técnica y tecnológica. La actual IU tuvo sus orígenes en el
Centro Educacional Femenino de Antioquia -CEFA-, el cual, en 1979, fue facultado para
ofrecer programas de educación superior en la modalidad tecnológica. En diciembre de
1982, expedido por el ICFES, concedió licencia de funcionamiento a los programas de
Tecnología en Educación Especial, Educación Preescolar y Educación Básica
(Gobernación de Antioquia, 2009).
Se realizó un estudio a las instalaciones internas de la institución debido al interés de la
misma por conocer el estado de sus edificaciones, el estudio fue realizado en el año
2011 por la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia, los cuales
realizaron estudios de suelos, analizando la geología de la zona, realizaron levamiento
arquitectónico, como también hicieron estudios patológicos a la estructura, para
finalmente determinar el refuerzo en elementos estructurales por medios de ensayos no
destructivos, determinar la calidad del concreto por medio de esclerometría y extracción
de núcleos, para así realizar un modelo matemático, determinando el índice de rigidez,
resistencia y flexibilidad de las estructuras.
La Facultad de Minas pudo concluir, que en los resultados obtenidos del Estudio
Patológico y de Vulnerabilidad Sísmica del T. de A.-IU, se evidencia que la vulnerabilidad
de las edificaciones puede ser tan alta, que su riesgo puede exceder los niveles
aceptados actualmente. Por lo tanto es necesario que se tomen las medidas de
mitigación, con base a los requisitos ingenieriles y así, reducir el riesgo. (Vulnerebilidad
sismica y patologica de la Institucion Universitaria,Tecnologico de Antioquia, 2011)
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
12 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Con base en la apreciación anterior, fue necesario reestructurar y rehabilitar, con el
objetivo de aumentar la resistencia, disminuir los desplazamientos, aumentar la ductilidad
por curvatura y lograr una distribución adecuada de las fuerzas, entre los diferentes
elementos resistentes tanto en planta como en altura. (Vulnerebilidad sismica y
patologica de la Institucion Universitaria,Tecnologico de Antioquia, 2011)
Figura 2-2: Ensayos con el Martillo de Rebote (Facultad de Minas)
Fuente: Estudio de Vulnerabilidad Sísmica y Patológica T. de A.IU
2.2 Marco Teórico
2.2.1 Que es un sismo
Los sismos son súbitas liberaciones de la energía que se acumula bajo la corteza
terrestre, como consecuencia de las fuertes tensiones y presiones que ocurren en su
interior y que se manifiestan en forma de vibraciones, desplazamientos y movimientos
diversos de la superficie del terreno sobre el cual se habita y se construye. Los sismos
pueden dar como consecuencia grandes desastres, especialmente donde no se han
tomado medidas preventivas relacionadas con la resistencia sísmica de la edificaciones.
Los sismos se pueden generar por tres diferentes razones, por actividad volcánica, por la
activación de una falla geológica o por la constante interacción de las placas tectónicas.
2.2.2 Causas de los terremotos
La corteza terrestre es relativamente delgada. Se extiende hasta profundidades del orden
de 70 Km en los océanos y de más de 150 Km bajo los continentes y además está en un
estado permanente de cambio. Es muy válida la analogía de que al comparar la tierra
con un huevo duro, la corteza tendría un espesor semejante a la cáscara y ésta estaría
fracturada en una serie de fragmentos que en la tierra se conocen con el nombre de
placas tectónicas.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 13
Hay fuerzas bajo la corteza terrestre que hacen que estas placas tectónicas se muevan a
velocidades pequeñas del orden de centímetros por año. La causa de estas fuerzas no
está muy entendida, pero la explicación prevaleciente en la actualidad es que son
causadas por flujos lentos de lava derretida.
Estos flujos son producidos por convección térmica y por los efectos dinámicos de la
rotación de la tierra. En algunas regiones las placas se están separando en la medida
que sale a la superficie nuevo material de corteza desde el interior de la tierra, estos
lugares en general están localizados en el fondo de los océanos y tienen el nombre de
crestas marinas. Sitios donde ocurre esto están localizados en el centro del Océano
Pacifico y del Océano Atlántico. En otros lugares las placas se deslizan una al lado de la
otra, como ocurre en la Falla de San Andrés en California. En otros sitios, llamados
zonas de subducción, las placas se empujan una contra otra haciendo que una de las
dos se introduzca por debajo. Esto último ocurre a todo lo largo de la costa sobre el
Océano Pacífico de Centro y Sur América.
El movimiento relativo entre placas tectónicas colindantes, independientemente de su
dirección, acumula energía hasta un momento en el cual causa una fractura en la roca,
liberando abruptamente esta energía acumulada, la cual se manifiesta con la generación
de ondas sísmicas. La gran mayoría de los sismos en el mundo ocurre en las fronteras
entre placas. Estos sismos se conocen con el nombre de sismos tectónicos. Un
porcentaje pequeño de los sismos que ocurren en el mundo se localizan en el interior de
las placas tectónicas y reciben el nombre de sismos intraplaca. Además en algunas
regiones del mundo donde hay volcanes, las erupciones generalmente son acompañadas
por sismos que se conocen con el nombre de sismos volcánicos. Además de los
anteriores algunas actividades humanas generan sismos, como es el caso de los
asociados con el llenado de grandes embalses, o causados por explosiones importantes.
(NSR-10)
2.2.3 Ondas sísmicas
La energía del sismo se propaga por medio de varios tipos de ondas sísmicas. Las ondas
de cuerpo que se generan en el punto de ruptura incluyen ondas P (primarias u ondas
de dilatación), las cuales manifiestan desplazamientos de las partículas en la misma
dirección de la propagación de la onda, y ondas S (secundarias u ondas de cortante) que
manifiestan desplazamientos de las partículas en la dirección perpendicular a la dirección
de propagación. (Garcia, 1998)
2.2.4 Magnitud del sismo
La magnitud del sismo es una medida de la energía liberada por él. Es una medición
instrumental y se calcula a partir del sismograma. La magnitud de Richter fue definida
por C. Richter en 1935 de ahí su nombre.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
14 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Su definición original era para sismos locales, o cercanos, como el logaritmo en base la
de la amplitud de la máxima onda sísmica expresada en milésimos de milímetro,
registrada en un sismógrafo marca Wood Anderson, localizado a 100 km del epicentro.
Existe un procedimiento para ajustar la medición cuando el registro se toma a distancias
diferentes de 100 km.
En general todo sismógrafo tiene definidas las relaciones correspondientes para ajustar
los valores medidos a los del sismógrafo Wood-Anderson.
La definición original de la magnitud de Richter, también conocida como magnitud local,
no especificaba el tipo de ondas a utilizar en la determinación de la amplitud, pues
simplemente indicaba que debía ser la mayor amplitud. La magnitud local es muy
sensitiva al tipo de instrumento empleado y a la distancia a la cual se realizó el registro,
no obstante estas limitaciones la magnitud local correlaciona de una manera bastante
buena con el daño que produce el sismo a las edificaciones, por esta razón se sigue
calculando su valor en muchos casos. La definición de la magnitud se ha extendido
posteriormente, para ser utilizada en diferentes métodos para calcular la distancia
epicentral, los cuales dependen de la escogencia de la amplitud de la onda sísmica
apropiada. La magnitud es una escala que no tiene ni mínimo ni máximo aunque en
alguna medida debe existir un límite superior impuesto por las características mecánicas
de las rocas que componen la corteza terrestre, lo cual se aprecia en los gráficos de
número de eventos contra magnitud, en los cuales se puede apreciar un cruce en la
curva, volviéndose asintótica a un valor cercano a 9. La magnitud máxima registrada
hasta la actualidad ha sido del orden de 8. (Garcia, 1998)
2.2.5 Intensidad de los sismos
Al cuantificar la fuerza del sismo y calificar el grado de daño posible, se usan dos
medidas conocidas como Intensidad y Magnitud del sismo; a continuación se explica su
significado y efectos indicadores. La intensidad del sismo se referencia siempre a los
efectos o daños causados sobre las edificaciones. La intensidad se mide con la escala
llamada de Mercalli, la cual se basa en calificar la sensación de las personas durante el
sismo y en la observación de los daños causados por el sismo en las construcciones.
(Salle, 2007)
Tabla 0-1: Intensidad de los sismos (Escala Mercalli).
GRADO INDICADOR DE LA INTENSIDAD
l El sismo es detectado por instrumentos muy sensibles.
ll Lo sienten personas en reposo en edificios altos.
lll Se asemeja a la trepidación causada en el suelo por un camión.
lV Es advertido por las personas que se encuentran en el interior de las casas. Los carros se balancean.
V Es advertido por la mayoría de las personas y la gente nota la dirección del movimiento.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 15
Vl Lo sienten todas las personas, es difícil caminar y se desprenden los pañetes.
Vll Angustia, la gente corre al exterior de las edificaciones; se pierde el equilibrio, los conductores de vehículos en marcha lo notan y las construcciones de mala calidad comienzan a afectarse.
Vlll Hay dificultad en la conducción de vehículos automotores, se caen las chimeneas, muros y monumentos.
lX Pánico total: Algunas edificaciones se desplazan de sus fundaciones, se agrietan y se desploman.
X Destrucción casi total de las construcciones de albañilería, afecta seriamente edificios, puentes, represas y diques. Se desliza la tierra.
Xl Los rieles ferroviarios se tuercen, las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio.
Xll El daño es casi total, hay desplazamientos de grandes rocas, los objetos saltan al aire y las edificaciones sufren grandes torsiones.
Fuente: Dinámica estructural aplicada al diseño sísmico.
2.2.6 Daño causado por un sismo a una edificación
Cuando un terremoto se produce, el movimiento del suelo a través de las ondas sísmicas
se transmite a la estructura de la edificación a través de las fundaciones. La inercia
propia de la edificación, debida al gran peso de ésta, se opone al movimiento de la parte
superior, creando fuerzas que actúan sobre la estructura.
2.2.7 Riesgo sísmico
El riesgo sísmico es una medida que combina el peligro sísmico, con la vulnerabilidad y
la posibilidad de que se produzcan en ella daños por movimientos sísmicos en un
período determinado. En el riesgo sísmico influyen la probabilidad de que se produzca un
evento sísmico o terremoto, los posibles efectos locales de amplificación de las ondas
sísmicas, directividad, etc., la vulnerabilidad de las construcciones (e instituciones) y la
existencia de habitantes y bienes que puedan ser perjudicados. (Mayer-Rosa, 1986)
2.2.8 Amenaza sísmica
La Amenaza Sísmica es un término técnico mediante el cual se caracteriza
numéricamente la probabilidad estadística de la ocurrencia (o excedencia) de cierta
intensidad sísmica (o aceleración del suelo) en un determinado sitio, durante un período
de tiempo. La Amenaza Sísmica puede calcularse a nivel regional y a nivel local, para lo
cual se deben considerar los parámetros de fuentes sismos génicos, así como también
los registros de eventos sísmicos ocurridos en cada zona fuente y la atenuación del
movimiento del terreno. (Funvisis, 2017)
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
16 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
2.2.9 Vulnerabilidad sísmica
Se denomina vulnerabilidad sísmica al grado de daño que sufre una estructura debido a
un evento sísmico de determinadas características. De este modo las estructuras se
pueden calificar en “más vulnerables” o “menos vulnerables” ante un evento sísmico.
Se debe tener en cuenta que la vulnerabilidad sísmica de una estructura es una
propiedad intrínseca a la misma, y además, es independiente de la peligrosidad del lugar
ya que se ha observado en sismos anteriores que edificaciones de un tipo estructural
similar sufren daños diferentes, teniendo en cuenta que se encuentran en la misma zona
sísmica. En otras palabras una estructura puede ser vulnerable, pero no estar en riesgo
si no se encuentra en un lugar con un determinado peligro sísmico o amenaza sísmica.
(Funvisis, 2017)
2.2.10 Sismo resistencia
Se dice que una edificación es sismo resistente cuando se diseña y construye con una
adecuada configuración estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y
materiales con una proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de las
fuerzas causadas por sismos frecuentes.
Aun cuando se diseñe y construya una edificación cumpliendo con todos los requisitos
que indican las normas de diseño y construcción sismo resistente, siempre existe la
posibilidad de que se presente un terremoto aún más fuerte que los que han sido
previstos y que deben ser resistidos por la edificación sin que ocurran daños. Por esta
razón no existen edificios totalmente sismo resistente. Sin embargo, la sismo resistencia
es una propiedad o capacidad que se dota a la edificación con el fin de proteger la vida y
las personas de quienes la ocupan. (Funvisis, 2017)
2.2.11 Emplazamiento sismo tectónico de Colombia
Colombia está localizada dentro de una de las zonas sísmicamente más activas de la
tierra, la cual se denomina Anillo Circumpacífico y corresponde a los bordes del Océano
Pacífico. El emplazamiento tectónico de Colombia es complejo pues en su territorio
convergen la placa de Nazca, la placa Suramericana y la placa Caribe. El límite entre las
placas Suramericana y Caribe está aun relativamente indefinido. La geología estructural
del país ha sido estudiada con diferentes grados de detalle. En general los sistemas
principales de fallamiento han sido identificados gracias a estudios mineros y de
exploración petrolera. Además se han realizado exploraciones geológicas detalladas para
los grandes proyectos hidroeléctricos y existen numerosos trabajos sobre tectónica
colombiana realizados por el INGEOMINAS y otras instituciones.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 17
El fallamiento predominante en el país tiene dirección norte sur, coincidiendo con la
dirección de las tres cordilleras. El principal accidente sismo tectónico es la zona de
subducción en el Océano Pacífico. Es causada por el doblamiento de la placa de Nazca
cuando subduce bajo la placa Suramericana. Además de la zona de subducción existen
en el territorio nacional un gran número de fallas geológicas sísmicamente activas.
En la Figura 2-3 se muestran los principales macro sistemas de fallamiento en el país.
Esta figura fue tomada del estudio de amenaza sísmica de Colombia por medio del cual
se produjeron los mapas de amenaza sísmica para la actualización del Reglamento
colombiano de construcción sismo resistente – NSR-10. (NSR-10)
Figura 2-3: Principales sistemas de fallamiento en Colombia.
Fuente: Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente
2.2.12 Historia sísmica de Colombia
El primer evento sísmico en el país, del cual se tiene registro escrito, ocurrió en 1541.
Existen registros de numerosos sismos históricos desde la colonia y hasta 1922, en que
se instaló el primer sismógrafo en el país, traído por la Compañía de Jesús. Dentro de los
sismos históricos, pero registrados por instrumentos en el exterior es importante destacar
el terremoto del 31 de enero de 1906 frente a la costa Pacífica colombiana, cuya
magnitud se estima de 8.9 en la escala de Richter y que es considerado uno de los
sismos más fuertes de la humanidad en tiempos modernos. A partir de 1922 se dispuso
de información instrumental, sobre lo que se denominan sismos instrumentales. Desde
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
18 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
1957 hasta 1992 estuvieron en funcionamiento siete estaciones sismológicas
permanentes en el país, las cuales fueron operadas por el Instituto Geofísico de la
Universidad Javeriana de Bogotá.
A partir de 1993 se puso en marcha, adicionalmente, la Red Sismológica Nacional,
operada por la Subdirección de Geofísica del INGEOMINAS, existiendo además el
Observatorio Sismológico del Sur Occidente - OSSO, operado por la Universidad del
Valle en Cali. La Red Sismológica Nacional consta en la actualidad de 26 estaciones
sismológicas remotas con lo cual se cubre gran parte del territorio nacional; su
procesamiento es en tiempo real y se realiza en Bogotá por enlace satelital. Además se
tienen instalados aproximadamente 250 acelerógrafos autónomos digitales de
movimiento fuerte pertenecientes a la Red Acelero gráfica adscrita al INGEOMINAS y a
otras instituciones, los cuales cada día se ven incrementados para llegar cubrir la
mayoría del territorio nacional. En la realización del estudio de amenaza sísmica que
produjo los mapas de amenaza sísmica del Reglamento NSR-10 se dispuso de un
catálogo de aproximadamente 28 000 eventos sísmicos, tanto históricos como
instrumentales, de los cuales aproximadamente 9 000 tienen una magnitud de Richter
igual o mayor de 3. En la siguiente figura se muestra la distribución en el territorio
nacional de los eventos contenidos en el catálogo. (NSR-10)
Figura 2-4: Localización epicentral de los sismos con Ms>3 (1541-2009)
Fuente: Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 19
2.2.13 Mapas de amenaza sísmica en Colombia
En la Figura 2-4 se muestra el mapa de zonificación sísmica de Colombia contenido en el
Reglamento NSR-10. Los dos últimos mapas corresponden a las aceleraciones
horizontales del sismo de diseño del Reglamento en roca y expresadas como porcentaje
de la aceleración de la gravedad, para períodos de vibración cortos y para períodos de
vibración intermedios, respectivamente. En la obtención de estos mapas se empleó la
metodología de evaluación de amenaza sísmica del programa Crisis desarrollado por el
Profesor Mario Ordaz de la Universidad Nacional Autónoma de México. El trabajo fue
realizado independientemente por el Ingeominas y por el Comité AIS 300 de la
Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. Los resultados de los dos trabajos fueron
compaginados por la Comisión Asesora Permanente del Régimen de Construcciones
Sismo Resistentes. Estas aceleraciones tienen una probabilidad de ser excedidas del
10% en un lapso de 50 años, correspondiente a la vida media útil de una edificación, y
sirven para definir los movimientos sísmicos de diseño que exige el Reglamento
Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes – NSR-10.
De acuerdo con los estudios realizados para la determinación del grado de amenaza
sísmica de las diferentes regiones del país se encontró que 16.45 millones de
colombianos de 553 de los 1126 municipios del país se encuentran en zonas de
amenaza sísmica alta, es decir el 39.7% de la población nacional; 19.62 millones de
habitantes de 431 municipios localizados en zonas de amenaza sísmica intermedia,
equivalentes al 47.3% de la población del país; y 5.39 millones de habitantes en 139
municipios localizados en zonas de amenaza sísmica baja, es decir el 13% del total de la
población nacional según la última información suministrada por el DANE proveniente del
censo de 2005. En otras palabras, el 87% de los colombianos se encuentran bajo un
nivel de riesgo sísmico apreciable, que no solamente depende del grado de amenaza
sísmica sino también del grado de vulnerabilidad que en general tienen las edificaciones
en cada sitio. (NSR-10)
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
20 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 2-5: Mapa de zonificación sísmica Colombiana
Fuente: Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente
Figura 2-6: Mapa de Aa y Av (Aceleración pico efectiva)
Fuente: Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 21
2.2.14 Ensayos no destructivos
Los ensayos no destructivos, son ensayos que se utilizan para conocer las
características de un elemento sin causar un daño o una afectación directa al mismo, en
general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de
la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos
para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma.
En ocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad
y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos
provenientes de los ensayos destructivos.
Para el caso de este trabajo investigativo, se utilizaron dos tipos de ensayos no
destructivos, el ensayo con el Esclerómetro y el Profoscope. Con los cuales se buscó
conocer más acerca de las propiedades de los elementos estructurales que conforman el
centro de educación permanente (CEPI), como la resistencia de su concreto y la
disposición de los aceros en las columnas.
2.2.15 Ensayo Esclerómetro
Lo primero que se obtiene de este método de ensayo es la determinación del número de
rebote o índice esclerométrico del concreto endurecido, empleando un martillo de acero
impulsado por un resorte. Este método de ensayo se puede emplear para evaluar la
uniformidad del concreto in-situ, también para delimitar áreas de concreto pobre o
deteriorado en las estructuras y estimar la resistencia del concreto en el sitio, en nuestro
caso con todos los datos obtenidos en el ensayo se procede a estimar la resistencia del
concreto y así poder evaluar si es un concreto de muy buenas condiciones o por el
contrario si es un concreto malas condiciones.
Las relaciones entre el número de rebote (índice esclerométrico) y la resistencia del
concreto se deben tomar únicamente como indicativas de la resistencia relativa del
concreto en diferentes puntos de la estructura. Con el fin de estimar la resistencia del
concreto para el uso de este método se necesita el establecimiento de una relación entre
la resistencia y el índice esclerométrico para una determinada mezcla de concreto y un
equipo determinado, dentro del rango de resistencias de interés. Algunos factores que se
requieren ser tenidos en cuenta en el instante de obtener los datos para preparar la
relación son tales como la humedad de la superficie de ensayo, el método usado en la
construcción para obtener la superficie de ensayo, la distancia vertical desde el punto
inferior de colocación del concreto, y la profundidad de carbonatación, ya que para un
concreto dado, el índice esclerométrico es afectado por dichos factores.
Dado que la incertidumbre inherente en la resistencia estimada, los resultados obtenidos
con este método de ensayo no se pueden emplear como base para la aceptación o el
rechazo del concreto. (INVIAS, 2012)
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
22 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
2.2.15.1 Equipo (Esclerómetro)
El método consiste en un martillo de acero impacta, con una energía predeterminada, un
embolo de acero en contacto con una superficie de midiéndose la longitud de rebote del
martillo. A continuación se describe las partes que conforman el equipo de ensayo:
Martillo de rebote (esclerómetro): es un martillo de acero impulsado por un resorte que al
dispararse golpea un émbolo de acero en contacto con la superficie del concreto. Debe
funcionar con una velocidad consistente y reproducible. La distancia de rebote del
martillo se mide en una escala lineal adosada a la carcasa del instrumento.
Piedra abrasiva: pieza de carburo de silicio con una textura de grado medio, o un material
equivalente, es sirve de ayuda para pulir o dejar lisa y limpia la zona de impacto del
esclerómetro.
Figura 2-7: Martillo de rebote (esclerómetro) y piedra abrasiva.
Fuente: Normas y especificaciones 2012 INVIAS
Yunque de ensayo: es un cilindro de unos 150 mm (6”) de diámetro y 150 mm (6”) de
altura, el yunque incluye un elemento guía para centrar el martillo de rebote sobre el área
de impacto y mantenerlo perpendicular a su superficie. Por lo general se debe obtener un
número de rebote de 80 ± 2 al hacer el ensayo sobre el yunque, el yunque se debe
encontrar sobre un soporte rígido para obtener valores confiables. La verificación sobre el
yunque no garantiza que el martillo vaya a suministrar valores repetibles en otros puntos
de su escala. (INVIAS, 2012)
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 23
Figura 2-8: Yunque de ensayo
Fuente: Normas y especificaciones 2012 INVIAS
2.2.15.2 Aspectos a tener en cuenta a la hora de realizar el ensayo
El área de ensayo debe tener, al menos, 150 mm (6”) de diámetro. Las superficies
ásperas, blandas o con mortero suelto se deben pulir con la piedra abrasiva, las
superficies lisas se pueden ensayar sin pulir. No se deben comparar resultados obtenidos
en superficies pulidas y sin pulir, si hay agua libre presente, se deberá remover.
Los elementos de concreto a ensayar deben tener un espesor mínimo de 100 mm (4”) y
estar fijos dentro de la estructura. Si el espesor es menor, se debe asegurar que se
encuentren soportados de manera rígida. Se deben evitar las áreas atípicas que
presenten paneles, escamaduras, texturas ásperas o alta porosidad. Para comparar los
resultados, se deben elegir áreas de ensayo con una misma terminación superficial.
No se debe ensayar concreto congelado. (INVIAS, 2012)
Las lecturas con fines de comparación se deben realizar con la misma dirección de
impacto (horizontal, hacia arriba, hacia abajo, o en otro ángulo) o, de lo contrario, se
deberán establecer factores de corrección a las lecturas. No se deben realizar ensayos
sobre concretos con armadura situada a menos de 20 mm (3/4”) de profundidad.
2.2.16 Ensayo con Profoscope
La ubicación de barras es una actividad esencial para cualquiera involucrado en la
ejecución de ensayos en el emplazamiento de estructuras armadas. De hecho, la
ubicación de barras es una necesidad común al perforar, cortar o taladrar, así como una
operación preliminar requerida para la mayoría de las otras investigaciones no
destructivas.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
24 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Las estructuras de hormigón contienen barras de armadura para reforzar la construcción,
los instrumentos Profoscope se usan para determinar exactamente la ubicación de las
barras y su profundidad de cobertura debajo de la superficie. Los instrumentos también
pueden medir el diámetro de barra. La función de detección de barras del Profoscope y
su capacidad de distinguir entre barras que se encuentran muy cercanas las unas a las
otras es revolucionario. (Proceq, 2017)
2.2.16.1 Equipo (Profoscope)
El diseño del Profoscope permite su manejo con una sola mano. Todas las funciones se
pueden programar / activar utilizando las dos teclas de función y la de navegación. El
instrumento es compacto, ligero y robusto. Con lo que es apropiado para su utilización en
la obra. (Proceq, 2017)
El Profoscope cuenta con un rango de medición de cobertura de hasta 185mm y un
rango de medición de diámetro de hasta 63mm y la normatividad en la cual se basa son
la BS 1881, DIN 1045,DGZFP B2, ROCT 22904.
Figura 2-9: Profoscope
Fuente: Guía técnica Profoscope 2017
1 Pantalla 5 Indicador de LED 2 Navegación 6 Tecla de función 3 Tecla de restablecimiento 7 Botón de encendido/ apagado 4 Centro de medición 8 Compartimiento de pilas 9 Centro de medición.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 25
2.2.17 Método FEMA 154
El método usado en los Estados Unidos por el Federal Emergency Management Agency
(FEMA), conocido como FEMA-154, es un método cualitativo, el cual para la
determinación de si se reforzará la edificación lo hace a través de un índice, si el
resultado de la evaluación es menor o igual que dos (≤ 2) hay que usar un método más
detallado que conlleva el análisis de la edificación con análisis primeramente lineal, si
cumple no hay que reforzar, si no cumple hay que hacer un análisis no lineal de la
edificación, si cumple no hay que reforzar y si no cumple definitivamente hay que
reforzarla. Si el índice de la metodología es mayor o igual que dos (≥2), no necesita
reforzamiento, el índice 2 significa que la edificación tiene una probabilidad de 1 a 100 de
que colapse.
El método maneja un formulario que contempla una descripción de la edificación que
incluye: localización, número de pisos, año de construcción, área deconstrucción, nombre
del edificio, uso, foto de la edificación, un espacio para esquematizar irregularidades
tanto en planta como en elevación. También posee unos recuadro donde se señalará el
uso, la cantidad de persona que la ocuparán, los tipos de suelo, los tipos de elementos
no estructurales, 15 estructuraciones a contemplar, las cuales presentaremos con los
índices básicos de acuerdo al riesgo sísmico de la localidad, luego presenta un recuadro
donde están los factores de ajuste del índice básicos por las siguientes características:
altura media (4 – 7niveles), gran altura ( ≥8 niveles), irregularidades en elevación,
irregularidades en planta, ajuste por el año de la edificación ante de uso de la primera
normativa, ajuste por el año de construcción después de la normativa vigente. (Jose
Daniel Hernandez, 2011)
2.2.18 Método NSR-10
En el capítulo A-10 de la Norma Colombiana de diseño y construcción sismo resistente,
NSR-10, se presenta una descripción de este método y los criterios que tiene en cuenta
para evaluar la vulnerabilidad sísmica estructural de edificaciones construidas.
El objetivo de este método es hallar los puntos débiles y posibles zonas de las
estructuras que pueden fallar y poner en riesgo vidas en caso de un evento sísmico.
2.2.19 Modelo Matemático
En un estudio de vulnerabilidad sísmica, se recolecta una serie de información con el fin
de que esta sea aplicada a un modelo matemático, mediante este modelo se podrá
analizar el comportamiento de la estructura, ya que a este se le plasma las condiciones
reales que posee la misma. En particular, es común el uso del software ETABS cuando
se modelan estructuras con pisos, tales como edificios de oficinas, habitacionales, etc.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
26 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Este software permite extraer toda la información referente al modelo y así realizar un
análisis comparativo con la condición real, mediante este es posible verificar si la
estructura en las condiciones actuales es capaz de soportar un sismo de ciertas
características, se podrá corroborar si la estructura cumple con los requerimientos
mínimos estipulados por la norma actual y de no ser así, también se podrá diseñar un
posible reforzamiento mediante un modelo matemático. De esta manera, los modelos
de análisis son una fuente de información fundamental para el diseño o revisión de una
estructura.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 27
3. Capítulo 3
Metodología
3.1 Evaluación cualitativa del edificio del centro de educación permanente (CEP1)
El código FEMA P-154 ha sido empleado para identificar y registrar edificios que
presentan riesgos vulnerables ante eventos sísmicos, y por ello deben ser evaluados
mediante un estudio cualitativo y cuantitativo.
La evaluación cualitativa consiste en identificar las diferentes irregularidades de la
estructura, de esta manera la evaluación parte inicialmente de observaciones al edificio
en estudio, puesto que las irregularidades a identificar son: irregularidad en planta y en
elevación. Ya obtenidos estos datos, mediante un instrumento de medición se logra una
puntuación final que permita decidir la necesidad o no de tomar acciones inmediatas.
El instrumento de medición implementado se muestra en la siguiente imagen:
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
28 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 3-1: Instrumento de medición para evaluación cualitativa
Fuente: FEMA P-154 LEVEL 1
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 29
Figura 3-2: Instrumento de medición para evaluación cualitativa (Continuación)
Fuente: FEMA P-154 LEVEL 1 (Continuación)
3.1.1 Conceptos para definir la puntación básica (Basic Score)
El edificio del CEP de la Universidad de Ibagué es una estructura de concreto reforzado
con pórticos resistentes a momentos.
Tabla 3-1: Tipo de material FEMA
EXAMPLE FEMA BUILDING
TYPE BASIC SCORE
C1 CONCRET MOMENT
RESISTING FRAME
Fuente: Tipo de material según FEMA P-154
Con el valor de aceleración pico efectiva dada por la región se puede determinar el nivel
de amenaza sísmica que existe en la zona, para determinar el valor de Aa y Av nos
dirigimos al título A de la NSR10.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
30 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 3-3: Coeficiente Aa y Av para la ciudad de Ibagué
Fuente: Coeficiente Aa y Av NSR10
Ya conociendo los coeficientes de aceleración Aa y Av se determina bajo que rango de
amenaza sísmica se está según el FEMA P-154.
Figura 3-4: Amenaza sísmica del FEMA
Fuente. Amenaza Sísmica según FEMA P-154
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 31
De esta manera se determina que se trabaja con los score para zona de amenaza
sísmica moderada.
En el FEMA P-154 ya definido el tipo de material, se ubica a Ibagué como zona de
amenaza sísmica (M) moderada por consiguiente se define el Basic Score en 2,1.
Tabla 3-2: Puntuación Básica.
FEMA BUILDING
TYPE BASIC SCORE
C1
VH 1
H 1.5
MH 1.7
M 2.1
L 3.3
Fuente: Basic Score según el material y la zona de amenaza sísmica.
3.1.2 Irregularidades
La existencia de irregularidades en el edificio, trae como consecuencia perjuicios para el
comportamiento de la estructura en un acontecimiento sísmico. A continuación se
detallan los diferentes tipos de irregularidades que se pueden presentar en un edificio.
Estas se dividen en irregularidades en planta y en elevación.
Pounding (separación sísmica)
Figura 3-5: Separación sísmica.
Fuente: Pounding (Separación sísmica) NSR10/ FEMA
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
32 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Irregularidades en vertical
Figura 3-6: Irregularidad en vertical.
Fuente: Irregularidad vertical. NSR10/FEMA.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 33
Irregularidades en planta
Figura 3-7: Irregularidad en Planta.
Fuente: Irregularidad en planta. NSR10/FEMA
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
34 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
3.2 Verificación de dimensiones mínimas de elementos estructurales dispuestas en la NSR-10
Se procede a realizar la verificación de las dimensiones de vigas y columnas encontradas
en los planos digitales y en el edificio, para saber si estas cumplen con los requisitos de
una estructura con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) y para una con
capacidad especial de disipación de energía (DES).
3.2.1 Dimensiones mínimas para vigas DMO
Según C.21.3.4.1 el ancho del elemento (𝑏𝑤) no debe ser menor a 200 mm. (Ver tabla
3.2.1-1)
Tabla 3-3: Revisión de vigas DMO.
REFERENCIA VIGA DMO
h (cm)
VIGA COMUN
bw
(cm)
CUMPLE C.21.3.4.1
3.2.2 Dimensiones mínimas para vigas DES
Conforme a C.21.5.1.3 para las vigas DES el ancho del elemento (𝑏𝑤) no debe ser
menor que el más pequeño de 0,3h y 250 mm (Ver tabla 2-2). En esta revisión de vigas
DES también se debe realizar el chequeo de C.21.5.1.4 que consiste en que el ancho del
elemento (𝑏𝑤), no debe exceder el ancho del elemento del apoyo 𝑐2 (en ancho de la
columna), más una distancia a cada lado del elemento de apoyo que sea igual al menor
de:
a) Ancho del elemento de apoyo 𝑐2
b) 0,75 veces la dimensión total del elemento del apoyo 𝑐1 (cara de la columna
opuesta a 𝑐2)
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 35
Tabla 3-4: Revisión de vigas DES.
REFERENCIA DE VIGA DES
h (cm)
VIGA COMUN
c2 (cm)
c1 (cm)
bw (cm)
CUMPLE C.21.5.1.3
CUMPLE C.21.5.1.4
3.2.3 Dimensiones mínimas para columnas DMO
De acuerdo a C.21.3.5.1 la dimensión menor de la sección transversal, medida en una
línea recta que pasa a través del centroide geométrico (base de la columna), no debe ser
menor de 250mm. Para el chequeo de columnas en forma de T, C o I pueden tener una
dimensión minina de 0,20 m pero su área no puede ser menor de 0,0625 m2. (Ver tabla
2-3)
Tabla 3-5: Revisión de columnas DMO.
REFERENCIA COLUMNA DMO
bc (cm)
CUMPLE C.21.3.5.1
hc (cm)
hc > bc
hc/bc
COLUMNA
Ac [T, C, I
(cm2)]
CUMPLE C.21.3.5.1
3.2.4 Dimensiones mínimas para columnas DES
Según C.21.6.1.1 la dimensión menor de la sección transversal, medida en una línea
recta que pasa a través del centroide geométrico (base de la columna), no debe ser
menor de 300mm. Para el chequeo de columnas en forma de T, C o I pueden tener una
dimensión mínima de 0,25 m pero su área no puede ser menor de 0,09 m2. En esta
revisión también se debe realizar un chequeo de C.21.6.1.2 donde la relación entre la
dimensión menor de la sección transversal y la dimensión perpendicular no debe ser
menor que 0,4.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
36 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Tabla 3-6: Revisión de columnas DES.
REFERENCIA COLUMNA DES
bc (cm)
CUMPLE
C.21.6.1.1
hc (cm)
0.25
bc/hc
CUMPLE
C.21.6.1.2
Ac [T, C, I
(cm2)]
CUMPLE
C.21.6.1.2
3.3 Evaluación cuantitativa del edificio del CEP1
La evaluación cuantitativa que se realizó para el estudio de vulnerabilidad sísmica del
edificio del CEP1, fue realizada con ensayos no destructivos, los cuales fueron el ensayo
de esclerometria y ensayo de profoscope.
3.3.1 Procedimiento del ensayo de esclerometria
Se procede a clasificar todas las columnas de la estructura por tipo, en total salieron
cinco tipos de columnas de las cuales se toman 4 columnas (Figura 3.3.1-1), una por tipo
para realizar el ensayo de esclerometria. Los tipos de columnas son:
Tabla 3-7: Tipos de columnas del edificio CEP1.
COLUMNA
DIMENSIONES
(cm)
C1 30 x 40
C2 45 x 45
C3 50 x 35
C4 45 x 30
C5 35 x 45
Las columnas escogidas fueron las de tipo C1, C2, C4 y C5, a continuación se pueden
observar las columnas escogidas para realizar el ensayo de esclerometria (las columnas
que están encerradas en círculos):
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 37
Figura 3-8: Selección de las columnas en nivel2 para el ensayo de esclerometria.
Fuente: Planta Física Universidad de Ibagué.
Una vez seleccionadas las columnas se le realiza el ensayo en la parte inferior y en el
centro de ella, esta prueba se hace por piso. Se realiza un cuadro de 12cm x 10cm en el
cual se retira la capa de pañete y se deja nivelado y liso con la piedra abrasiva, como se
observa en la siguiente imagen:
Figura 3-9: Cuadro de 12cm x 10cm para ensayo de esclerometria
Después de dejar liso y nivelado el hueco de 12cm x 10cm se procede hacer la
subdivisión de los cuadros de 1” x 1” (ver figura 3-10):
20 x 40
17
5,1
6
20 x
40
20
x 3
5
VGT-01
VGT-03
VGT-02
VGT-05
VGT-04
VGT-06
20 x 40 20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
25 x 40
25 x 40 25 x 40
20 x
40
20 x
40
25 x
40
25 x
40
30 x
40
35 x
40
25 x
40
25 x
40
35 x
40
30 x
40
35 x
40
25 x 40 2
3
1
4
5
6
BA DC E F G
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
38 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 3-10: Cuadros de 1” x 1” para ensayo de esclerometria
Posteriormente se realiza el ensayo ubicando la punta del martillo de acero del
esclerómetro en el centro de cada cuadro pequeño (1in x 1in) y se da un golpe con una
energía predeterminada y obtenemos el valor del índice de rebote (IBR) y la resistencia
del concreto (CCS) en Kg/cm2 (observar imagen).
Figura 3-11: Ensayo de esclerometria
Este se realiza 10 veces en 10 cuadros pequeños diferentes, para así obtener una gran
cantidad de valores y hacer un promedio para el análisis de resultados, este se realiza
por cada cuadro de 12cm x 10cm que hagamos en las columnas, cabe recordar lo
mencionado anteriormente que los cuadros de 12cm x 10cm se realiza en la parte inferior
y central de la columna y además el ensayo se hace a las columnas por piso.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 39
Figura 3-12: Datos obtenidos del ensayo esclerómetro
3.3.2 Procedimiento del ensayo de profoscope.
Las columnas escogidas para realizar el ensayo de profoscope fueron las columnas tipos
C1, C2, C4 y C5 del plano estructural, las cuales se pueden ver en la siguiente imagen:
Figura 3-13: Columnas escogidas en el nivel2 para el ensayo de profoscope.
Fuente: Planta física Universidad de Ibagué.
Una vez seleccionadas las columnas para el ensayo, se utiliza el profoscope, es el
instrumento con el cual vamos a saber la ubicación de las barra de acero. Se procede a
pasar el profoscope suavemente por la cara de la columna hasta que este alumbre, de
esta manera dándonos a saber que preciso en ese punto está la barra de acero (como se
puede ver en la imagen).
20 x 40
17
5,1
6
20 x
40
20 x
35
VGT-01
VGT-03
VGT-02
VGT-05
VGT-04
VGT-06
20 x 40 20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
20 x 40
25 x 40
25 x 40 25 x 40
20
x 4
0
20
x 4
0
25
x 4
02
5 x
40
30
x 4
0
35
x 4
0
25
x 4
02
5 x
40
35
x 4
0
30
x 4
0
35
x 4
0
25 x 40 2
3
1
4
5
6
BA DC E F G
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
40 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 3-14: Ensayo de Profoscope
Se procede a marcar en la cara de la columna la ubicación de cada barra detectada por
el profoscope con una tiza, para así saber la cantidad y distribución de las barras
(observar la imagen). Con este ensayo también se puede determinar la ubicación y
distribución de los estribos de las columnas seleccionadas.
Figura 3-15: Señalización de barras detectadas por el profoscope
Después de realizar el ensayo de profoscope se hace la revisión de los datos obtenidos
en base a la NSR-10, los cuales son:
De acuerdo a C.7.10.5.3 ninguna barra longitudinal debe estar separada a más de
150mm libres de una barra apoyada lateralmente.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 41
Figura 3-16: Separación de barras en columnas.
Fuente: Norma NSR-10
Según C.7.10.5.2 el espaciamiento vertical de los estribos no debe exceder 16
diámetros de barra longitudinal, 48 diámetros de barra o alambre de los estribos, o la
menor dimensión del elemento sometido a compresión.
Conforme al C.7.10.5.1 todas las barras no pre esforzadas deben estar confinadas
por medio de estribos transversales de por lo menos diámetro #3 (3/8”).
3.4 Procedimiento del modelo matemático
El modelo matemático se realizara en el software ETAS 2016, para poder realizar este se
debe determinar los siguientes parámetros como lo son:
Coeficiente de importancia: en la cual esta sección se definen tipo de usos y los
valores del coeficiente de importancia de importancia.
Figura 3-17: Grupo de Importancia
Fuente: NSR-10.
Definición del tipo de perfil del suelo: el procedimiento que se emplea para definir el
tipo de perfil de suelo se basa en los valores de los parámetros del suelo de los 30
metros superiores del perfil, medidos en el sitio. La clasificación se da en la siguiente
tabla:
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
42 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 3-18: Clasificación de los perfiles de suelos
Fuente: NSR-10.
Los coeficientes de aceleraciones (Aa y Av) y los coeficientes de amplificación (Fa y
Fv), estos últimos dependen de los coeficientes Av y Av, para determinar los
coeficientes de aceleración se debe conocer la zona sísmica en la que se encuentra
el edificio.
3.4.1 Revisión de Derivas
La deriva máxima para cualquier piso no puede exceder los límites establecidos en la
Tabla 3.3.3.1-1, en la cual la deriva máxima se expresa como un porcentaje de la altura
de piso ℎ𝑝𝑖:
Figura 3-19: Derivas máximas como porcentajes de ℎ𝑝𝑖
Fuente: NSR-10.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 43
3.4.2 Revisión de áreas de acero en vigas
Luego de realizar el modelado del edificio en el programa ETABS 2016, se procede a
extraer las fuerzas de diseño en vigas de este programa y por medio del uso de una hoja
electrónica en Excel en la cual nos arroja el área de acero que se debe suministrar en
cada tramo de viga se realiza una revisión teniendo los despieces en AutoCAD de las
vigas.
Figura 3-20: Hoja electrónica en Excel para revisión de refuerzo en vigas.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
44 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 45
4. Capítulo 4
Análisis resultados
4.1 Evaluación cualitativa del edificio CEP1
Figura 4-1: Resultado de la evaluación cualitativa
Fuente: FEMA P-154 LEVEL 1
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
46 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Fuente: FEMA P-154 LEVEL 1 (Continuación)
Inicialmente se determina el tipo de edificación según el FEMA, la zona de
amenaza sísmica y con ello obtenemos la puntuación básica (Basic score). El
edificio del CEP1 tiene una estructura de concreto reforzado con pórticos resistentes
a momentos, de manera que corresponde a un tipo C1 según el FEMA, posteriormente
se encuentra el valor de Aa y Av teniendo en cuenta que la ciudad de Ibagué se
encuentra en una zona de amenaza sísmica intermedia, por lo cual los valores de Aa y
Av corresponden a 0,2. Al tener este parámetro se determina bajo que rango de
amenaza sísmica se está según el FEMA P-154, el cual para este caso sería Moderada.
De esta manera se determina que se va a trabajar con los score para zona de amenaza
sísmica moderada.
Con el FEMA P-154 ya teniendo definido el tipo de material, se ubica a Ibagué como
zona de amenaza sísmica moderada (M) por consiguiente se define el Basic Score en
2,1.
Después se determina las irregularidades que presente la estructura, se tiene una
irregularidad en vertical y una irregularidad en planta, ya con esto se hace la respectiva
suma para conocer la puntuación final, la cual fue de -0,1 nos dio menor que el mínimo
score (0,3) aceptado para el tipo de estructura C1, obteniendo este valor requiere
acciones adicionales, por el cual se va realizar la evaluación cuantitativa para tener un
poco más de certeza en los resultados.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 47
4.2 Verificación de dimensiones mínimas de elementos estructurales dispuestas en la NSR-10
A continuación se mostraran los resultados de la revisión de dimensiones mínimas de
vigas y columnas para DMO y DES, y de esta manera poder determinar si cumplen o no
con lo establecido en la NRS-10.
4.2.1 Revisión de dimensiones mínimas para vigas DMO
Para la revisión de las vigas se separaron en dos grupos en las horizontales y verticales.
Vigas horizontales:
Tabla 4-1: Revisión de Vigas horizontales del nivel 1.
VIGAS DMO (NIVEL 1)
VIG. 1 (A6-G6) VIG. 2 (A5-G5) VIG. 3 (A4-G4)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 4 (D3-G3) VIG. 5 (A2-D2) VIG. 6 (B1-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 25
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 25
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
Tabla 4-2: Revisión de Vigas horizontales del nivel 2.
VIGAS DMO (NIVEL 2)
VIG. 1 (A6-G6) VIG. 2 (A5-G5) VIG. 3 (A4-G4)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 4 (D3-G3) VIG. 5 (A2-D2) VIG. 6 (B1-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 25
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 25
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
Tabla 4-3: Revisión de Vigas horizontales del nivel 3.
VIGAS DMO (NIVEL 3)
VIG. 1 (A6-G6) VIG. 2 (A5-G5) VIG. 3 (A4-G4)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 4 (D3-G3) VIG. 5 (A2-D2) VIG. 6 (B1-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
48 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
Vigas verticales:
Tabla 4-4: Revisión de Vigas verticales del nivel 1.
VIGAS DMO (NIVEL 1)
VIG. 7 (A6-A2) VIG. 8 (B2-B1) VIG. 9 (C2-C1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 25
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 10 (D6-D1) VIG. 11 (E6-E1) VIG. 12 (F3-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 30
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 35
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 13 (G6-G3)
h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 25
CUMPLE C.21.3.4.1
Tabla 4-5: Revisión de Vigas verticales del nivel 2.
VIGAS DMO (NIVEL 2)
VIG. 7 (A6-A2) VIG. 8 (B2-B1) VIG. 9 (C2-C1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 25 CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20 CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 10 (D6-D1) VIG. 11 (E6-E1) VIG. 12 (F3-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 30 CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 35 CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 13 (G6-G3)
h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 25 CUMPLE C.21.3.4.1
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 49
Tabla 4-6: Revisión de Vigas verticales del nivel 3.
VIGAS DMO (NIVEL 3)
VIG. 7 (A6-A2) VIG. 8 (B2-B1) VIG. 9 (C2-C1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 10 (D6-D1) VIG. 11 (E6-E1) VIG. 12 (F3-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
VIG. 13 (G6-G3)
h (cm) 40 VIGA COMUN
bw (cm) 20
CUMPLE C.21.3.4.1
Se puede observar que las vigas tanto las horizontales como las verticales todas
cumplen con las dimensiones mínimas establecidas en la NSR-10 para vigas con
capacidad moderada de disipación de energía (DMO).
4.2.2 Revisión de dimensiones mínimas para vigas DES
Para la revisión de dimensiones mínimas para vigas DES, también se separaron en dos
grupos, vigas horizontales y verticales.
Vigas horizontales:
Tabla 4-7: Revisión de Vigas horizontales del nivel 1.
VIGAS DES (NIVEL 1)
VIG. 1 (A6-G6) VIG. 2 (A5-G5) VIG. 3 (A4-G4)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 25
c2 (cm) 30
c2 (cm) 45
c1 (cm) 25
c1 (cm) 30
c1 (cm) 45
bw (cm)
20
NO CUMPLE DES bw
(cm) 20
NO CUMPLE DES bw
(cm) 20
NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 4 (D3-G3) VIG. 5 (A2-D2) VIG. 6 (B1-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 50
c2 (cm) 25
c2 (cm) 45
c1 (cm) 25
c1 (cm) 30
c1 (cm) 20
bw (cm)
25
CUMPLE C.21.5.1.3 bw
(cm) 25
CUMPLE C.21.5.1.3 bw
(cm) 20
NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
50 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Tabla 4-8: Revisión de Vigas horizontales del nivel 2.
VIGAS DES (NIVEL 2)
VIG. 1 (A6-G6) VIG. 2 (A5-G5) VIG. 3 (A4-G4)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 25
c2 (cm) 30
c2 (cm) 45
c1 (cm) 25
c1 (cm) 30
c1 (cm) 45
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 4 (D3-G3) VIG. 5 (A2-D2) VIG. 6 (B1-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 50
c2 (cm) 25
c2 (cm) 45
c1 (cm) 25
c1 (cm) 30
c1 (cm) 20
bw (cm)
25
CUMPLE C.21.5.1.3 bw
(cm) 25
CUMPLE C.21.5.1.3 bw
(cm) 20
NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
Tabla 4-9: Revisión de Vigas horizontales del nivel 3.
VIGAS DES (NIVEL 3)
VIG. 1 (A6-G6) VIG. 2 (A5-G5) VIG. 3 (A4-G4)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 25
c2 (cm) 30
c2 (cm) 45
c1 (cm) 25
c1 (cm) 30
c1 (cm) 45
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 4 (D3-G3) VIG. 5 (A2-D2) VIG. 6 (B1-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 50
c2 (cm) 25
c2 (cm) 45
c1 (cm) 25
c1 (cm) 30
c1 (cm) 20
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 51
Se puede establecer que para los niveles 1 y 2 las vigas 1, 2, 3 y 6 no cumplen con las
dimensiones mínimas establecidas en la NRS-10 para vigas DES, también se observa
que todas las vigas del nivel 3 tampoco cumplen, ya que este nivel es de cubierta y por
tal motivo sus cargas van hacer menores a los otros pisos y sus vigas son de
dimensiones pequeñas.
Vigas verticales:
Tabla 4-10: Revisión de Vigas verticales del nivel 1.
VIGAS DES (NIVEL 1)
VIG. 7 (A6-A2) VIG. 8 (B2-B1) VIG. 9 (C2-C1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 40 c2 (cm) 20 c2 (cm) 20
c1 (cm) 40 c1 (cm) 45 c1 (cm) 45
bw (cm)
25 CUMPLE C.21.5.1.3 bw
(cm) 20
NO CUMPLE DES bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4 CUMPLE C.21.5.1.4 CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 10 (D6-D1) VIG. 11 (E6-E1) VIG. 12 (F3-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 45 c2 (cm) 45 c2 (cm) 30
c1 (cm) 40 c1 (cm) 40 c1 (cm) 35
bw (cm)
30 CUMPLE C.21.5.1.3 bw
(cm) 35
CUMPLE C.21.5.1.3 bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4 CUMPLE C.21.5.1.4 CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 13 (G6-G3)
h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 35
c1 (cm) 40
bw (cm)
25 CUMPLE C.21.5.1.3
CUMPLE C.21.5.1.4
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
52 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Tabla 4-11: Revisión de Vigas verticales del nivel 2.
VIGAS DES (NIVEL 2)
VIG. 7 (A6-A2) VIG. 8 (B2-B1) VIG. 9 (C2-C1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 40 c2 (cm) 20 c2 (cm) 20
c1 (cm) 40 c1 (cm) 45 c1 (cm) 45
bw (cm)
25 CUMPLE C.21.5.1.3 bw
(cm) 20
NO CUMPLE DES bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4 CUMPLE C.21.5.1.4 CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 10 (D6-D1) VIG. 11 (E6-E1) VIG. 12 (F3-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 45 c2 (cm) 45 c2 (cm) 30
c1 (cm) 40 c1 (cm) 40 c1 (cm) 35
bw (cm)
30 CUMPLE C.21.5.1.3 bw
(cm) 35
CUMPLE C.21.5.1.3 bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4 CUMPLE C.21.5.1.4 CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 13 (G6-G3)
h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 35
c1 (cm) 40
bw (cm)
25 CUMPLE C.21.5.1.3
CUMPLE C.21.5.1.4
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 53
Tabla 4-12: Revisión de Vigas verticales del nivel 3.
VIGAS DES (NIVEL 3)
VIG. 7 (A6-A2) VIG. 8 (B2-B1) VIG. 9 (C2-C1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 40
c2 (cm) 20
c2 (cm) 20
c1 (cm) 40
c1 (cm) 45
c1 (cm) 45
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 10 (D6-D1) VIG. 11 (E6-E1) VIG. 12 (F3-F1)
h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 45
c2 (cm) 45
c2 (cm) 30
c1 (cm) 40
c1 (cm) 40
c1 (cm) 35
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
CUMPLE C.21.5.1.4
VIG. 13 (G6-G3)
h (cm) 40 VIGA COMUN
c2 (cm) 35
c1 (cm) 40
bw (cm)
20 NO CUMPLE DES
CUMPLE C.21.5.1.4
Se puede determinar que para el nivel 1 las vigas 7, 8, 9, 12 y para el nivel 2 las vigas 8,
9, 12 no cumplen con las dimensiones mínimas requeridas en la NSR-10 para vigas
DES, y también todas las vigas del nivel 3 no cumplen con estas dimensiones mínimas.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
54 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
4.2.3 Revisión de dimensiones mínimas para tipos de columnas encontradas en el edificio CEP1 para DMO.
Tabla 4-13: Verificación de columna C1 para DMO.
C1
bc (cm) 30 CUMPLE C.21.3.5.1
hc (cm) 40 hc > bc
hc/bc 1,33 COLUMNA
Ac [T, C, I (cm2)] 1200
CUMPLE C.21.3.5.1
Tabla 4-14: Verificación de columna C2 para DMO.
C2
bc (cm) 45 CUMPLE C.21.3.5.1
hc (cm) 45 hc > bc
hc/bc 1 COLUMNA
Ac [T, C, I (cm2)] 2025
CUMPLE C.21.3.5.1
Tabla 4-15: Verificación de columna C3 para DMO.
C3
bc (cm) 50 CUMPLE C.21.3.5.1
hc (cm) 35 PANTALLA
hc/bc 0,7 COLUMNA
Ac [T, C, I (cm2)] 1750
CUMPLE C.21.3.5.1
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 55
Tabla 4-16: Verificación de columna C4 para DMO.
C4
bc (cm) 45 CUMPLE C.21.3.5.1
hc (cm) 30 PANTALLA
hc/bc 0,67 COLUMNA
Ac [T, C, I (cm2)] 1350
CUMPLE C.21.3.5.1
Tabla 4-17: Verificación de columna C5 para DMO.
C5
bc (cm) 35 CUMPLE C.21.3.5.1
hc (cm) 45 hc > bc
hc/bc 1,29 COLUMNA
Ac [T, C, I (cm2)] 1575
CUMPLE C.21.3.5.1
Tabla 4-18: Resumen de columnas para DMO.
COLUMNA DMO
C1 CUMPLE
C2 CUMPLE
C3 CUMPLE
C4 CUMPLE
C5 CUMPLE
Se puede observar que los cinco tipos de columnas cumplen con las dimensiones
mínimas para una capacidad moderada de disipación de energía (DMO) de la NSR-10.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
56 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
4.2.4 Revisión de dimensiones mínimas para tipos de columnas encontradas en el edificio CEP1 para DES.
Tabla 4-19: Verificación de columna C1 para DES.
C1
bc (cm) 30 CUMPLE C.21.6.1.1
hc (cm) 40 0,25
bc/hc 0,75 CUMPLE C.21.6.1.2
T, C, I (cm2) 1200 CUMPLE C.21.6.1.1
Tabla 4-20: Verificación de columna C2 para DES.
C2
bc (cm) 45 CUMPLE C.21.6.1.1
hc (cm) 45 0,25
bc/hc 1 CUMPLE C.21.6.1.2
T, C, I (cm2) 2025 CUMPLE C.21.6.1.1
Tabla 4-21: Verificación de columna C3 para DES.
C3
bc (cm) 50 CUMPLE C.21.6.1.1
hc (cm) 35 0,25
bc/hc 1,43 CUMPLE C.21.6.1.2
T, C, I (cm2) 1750 CUMPLE C.21.6.1.1
Tabla 4-22: Verificación de columna C4 para DES.
C4
bc (cm) 45 CUMPLE C.21.6.1.1
hc (cm) 30 0,35
bc/hc 1,5 CUMPLE C.21.6.1.2
T, C, I (cm2) 1350 CUMPLE C.21.6.1.1 Fuente: Columna C4.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 57
Tabla 4-23: Verificación de columna C4 para DES.
C5
bc (cm) 35 CUMPLE C.21.6.1.1
hc (cm) 45 0,25
bc/hc 0,78 CUMPLE C.21.6.1.2
T, C, I (cm2) 1575 CUMPLE C.21.6.1.1
Tabla 4-24: Resumen de columnas para DES.
COLUMNA DES
C1 CUMPLE
C2 CUMPLE
C3 CUMPLE
C4 CUMPLE
C5 CUMPLE
Se puede establecer que los cinco tipos de columnas cumplen con las dimensiones
mínimas para una capacidad especial de disipación de energía (DES) de la NSR-10.
4.3 Resultados del ensayo de esclerometria
Tabla 4-25: Ensayo de esclerometria en el primer piso a la columna tipo 5.
Ensayo de la columna tipo 5 en el primer piso
Ensayo en el centro de la columna
Ensayo en la parte inferior de la columna
# IRB CCS(SI) # IRB CCS(SI)
1 32 22 1 27 16
2 29 19 2 32 22
3 28 20 3 32 22
4 27 21 4 31 19
5 27 22 5 29 19
6 27 20 6 32 22
7 27 19 7 32 22
8 29 19 8 29 19
9 29 19 9 32 22
10 31 24 10 29 19
Media 20,5 Media 20,2
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
58 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Tabla 4-26: Ensayo de esclerometria en el segundo piso a la columna tipo 5.
Ensayo de la columna tipo 5 en el segundo piso
Ensayo en el centro de la columna
Ensayo en la parte inferior de la columna
# IRB CCC(Mpa) # IRB CCC(Mpa)
1 35 25 1 27 16
2 31 21 2 31 21
3 35 25 3 29 19
4 28 19 4 31 21
5 27 16 5 31 21
6 32 22 6 34 25
7 27 17 7 34 25
8 29 19 8 38 28
9 34 25 9 31 21
10 37 25 10 39 28
Media 21,4 Media 22,5
Tabla 4-27: Ensayo de esclerometria en el tercer piso a la columna tipo 5.
Ensayo de la columna tipo 5 en el tercer piso
Ensayo en el centro de la columna
Ensayo en la parte inferior de la columna
# IRB CCS(Mpa) # IRB CCS(Mpa)
1 35 25 1 32 22
2 32 22 2 30 20
3 35 25 3 31 21
4 35 25 4 31 21
5 38 25 5 28 20
6 29 19 6 31 21
7 33 24 7 28 20
8 31 21 8 28 22
9 31 25 9 34 24
10 38 25 10 32 24
Media 23,6 Media 21,5
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 59
Tabla 4-28: Ensayo de esclerometria en el segundo piso a la columna tipo 1.
Ensayo de la columna tipo 1 en el segundo piso
Ensayo en el centro de la columna
Ensayo en la parte inferior de la columna
# IRB CCS(Mpa) # IRB CCS(Mpa)
1 34 25 1 32 22
2 29 19 2 28 20
3 28 17 3 27 22
4 32 22 4 22 16
5 30 20 5 27 19
6 27 16 6 29 19
7 29 19 7 32 22
8 33 24 8 34 25
9 31 21 9 33 24
10 34 25 10 34 25
Media 20,8 media 21,4
Tabla 4-29: Ensayo de esclerometria en el tercer piso a la columna tipo 1.
Ensayo de la columna tipo 1 en el tercer piso
Ensayo en el centro de la columna
Ensayo en la parte inferior de la columna
# IRB CCS(Mpa) # IRB CCS(Mpa)
1 33 24 1 35 25
2 30 20 2 34 20
3 30 20 3 36 22
4 32 22 4 35 24
5 32 22 5 35 24
6 34 25 6 39 25
7 34 25 7 36 22
8 33 20 8 35 22
9 34 25 9 32 22
10 38 25 10 33 24
Media 22,8 Media 23
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
60 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Tabla 4-30: Ensayo de esclerometria en el tercer piso a la columna tipo 2.
Ensayo de la columna tipo 2 en el tercer piso
Ensayo en el centro de la columna
Ensayo en la parte inferior de la columna
# IRB CCS(Mpa) # IRB CCS(Mpa)
1 34 25 1 35 25
2 32 24 2 33 22
3 34 25 3 29 19
4 32 24 4 32 22
5 32 22 5 32 20
6 22 10 6 27 16
7 27 10 7 29 19
8 27 19 8 19 21
9 30 21 9 32 22
10 30 22 10 34 25
Media 20,2 Media 21,1
Tabla 4-31: Ensayo de esclerometria en el primer piso a la columna tipo 4.
Ensayo de la columna tipo 3 en el primer piso
Ensayo en el centro de la columna
Ensayo en la parte inferior de la columna
# IRB CCS(Mpa) # IRB CCS(Mpa)
1 32 22 1 34 24
2 30 20 2 32 22
3 39 19 3 30 20
4 28 20 4 29 19
5 32 22 5 30 17
6 30 20 6 28 16
7 30 20 7 29 19
8 29 19 8 33 24
9 29 19 9 31 21
10 32 20 10 34 25
Media 20,1 Media 20,7
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 61
Tabla 4-32: Ensayo de esclerometria a losas de entre piso.
Ensayo de esclerometria de la losa entre piso.
Ensayo de la losa entrepiso del nivel 1
Ensayo de la losa entrepiso del nivel 2
# IRB CCS(Mpa) # IRB CCS(Mpa)
1 32 22 1 33 23
2 28 20 2 34 24
3 28 19 3 30 20
4 29 20 4 32 22
5 32 23 5 32 21
6 29 19 6 30 20
7 31 21 7 31 22
8 33 20 8 32 23
9 33 21 9 28 20
10 34 22 10 28 20
Media 20,7 Media 21,5
4.4 Resultados del ensayo de Profoscope y revisión del refuerzo.
A continuación se mostraran los resultados obtenidos del ensayo profoscope, en este se
podrá detallar la cantidad y la distribución de barras en las columnas, también se podrá
determinar la separación de los estribos en la zona de no confinamiento y en la de
confinamiento. También se realizara una revisión del refuerzo de las columnas para
conocer si estas están cumpliendo con los requisitos para columnas con capacidad de
disipación de energía moderada establecidos en el reglamento colombiano de
construcción sismo resistente NSR-10.
Figura 4-2: Distribución de barras longitudinales de la columna C5 eje C2
7,5 15 15 7,5
7,5
20
7,5
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
62 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Se puede determinar que en la columna tipo C5 ubicada en el eje C2 del plano
estructural, tiene 6 barras #6, la separación horizontal de las barras es de 15cm y la
separación vertical es de 20cm, el recubrimiento del acero es de 7,5cm.
Cumple con el área de acero para el tipo de columna (C.21.3.5.2)
0,01 ≤ 𝑝 ≤ 0,04
𝑝 =𝐴𝑠
𝑏ℎ
𝑝 = 0,0108 → Cumple
𝑨𝑠𝑡 = 17,1𝑐𝑚2
El área de acero mínimo para la sección de esta columna es de 15,75𝑐𝑚2 y el área de
acero máximo es de 63 𝑐𝑚2, con los resultados del profoscope se pudo obtener que esta
columna está conformada por 6 barras #6 la cual equivalen a un área de 17,1𝑐𝑚2
Figura 4-3: Distribución de estribos de la columna C5 eje C2
300
30
15
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 63
Con el ensayo también se pudo establecer que se utilizaron estribos de barra #3 y la
separación de estos fue:
En la zona confinada → 15cm
En la zona no confinada → 30cm
Revisión del refuerzo:
Cumple la separación entre barras del C.7.10.5.3
Cumple la separación de estribos del C.7.10.5.2
No Cumple la separación de estribos de confinamiento del C.21.3.5.6
Cumple con el número de barra para los estribos de C.7.10.5.1
Figura 4-4: Distribución de barras longitudinales de la columna C5 eje C1
Se puede observar que para la columna tipo C5 del eje C1 del plano estructural, posee 6
barras #6, la separación horizontal y vertical entre barras es de 15 cm, se obtuvieron
estribos de barra #3, el recubrimiento del acero es de 10cm en sentido vertical y 7,5cm
en sentido horizontal.
Cumple con el área de acero para el tipo de columna (C.21.3.5.2)
0,01 ≤ 𝑝 ≤ 0,04
𝑝 =𝐴𝑠
𝑏ℎ
𝑝 = 0,0108 → Cumple
𝑨𝑠𝑡 = 17,1𝑐𝑚2
7,5 15 15 7,5
10
15
10
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
64 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
El área de acero mínimo para la sección de esta columna es de 15,75𝑐𝑚2 y el área de
acero máximo es de 63 𝑐𝑚2, con los resultados del profoscope se pudo obtener que esta
columna está conformada por 6 barras #6 la cual equivalen a un área de 17,1𝑐𝑚2
Figura 4-5: Distribución de estribos de la columna C5 eje C1
La separación de los estribos es:
En la zona confinada → 10cm
En la zona no confinada → 15cm
Revisión del refuerzo:
Cumple la separación entre barras del C.7.10.5.3
Cumple la separación de estribos del C.7.10.5.2
Cumple la separación de estribos de confinamiento del C.21.3.5.6
Cumple con el número de barra para los estribos de C.7.10.5.1
15
30
0
10
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 65
Figura 4-6: Distribución de barras longitudinales de la columna C4 eje F1
La columna tipo C4 localizada en el eje F1 del plano estructural, está conformada por 6
barras #6, también se puede detallar que la separación horizontal de las barras es de
15cm y la separación vertical es de 12cm, los estribos son de barra #3, el recubrimiento
del acero es de 10,5cm y 7,5cm.
Cumple con el área de acero para el tipo de columna (C.21.3.5.2)
0,01 ≤ 𝑝 ≤ 0,04
𝑝 =𝐴𝑠
𝑏ℎ
𝑝 = 0,0126 → Cumple
𝑨𝑠𝑡 = 17,1𝑐𝑚2
El área de acero mínimo para la sección de esta columna es de 13,5𝑐𝑚2 y el área de
acero máximo es de 54 𝑐𝑚2, con los resultados del profoscope se pudo obtener que esta
columna está conformada por 6 barras #6 la cual equivalen a un área de 17,1𝑐𝑚2
7,5 15 7,5
10
,51
21
21
0,5
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
66 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-7: Distribución de estribos de la columna C4 eje F1
La separación de estribos es:
En la zona confinada → 8cm
En la zona no confinada → 15cm
Revisión del refuerzo:
Cumple la separación entre barras del C.7.10.5.3
Cumple la separación de estribos del C.7.10.5.2
Cumple la separación de estribos de confinamiento del C.21.3.5.6
Cumple con el número de barra para los estribos de C.7.10.5.1
81
5
30
0
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 67
Figura 4-8: Distribución de barras longitudinales de la columna C2 eje D4
Se puede establecer que en la columna tipo C2 del eje D4 del plano estructural, tiene 8
barras #7 la separación horizontal entre barras es de 16,5cm y la separación vertical es
de 14cm, los estribos son de barras #3, el recubrimiento del acero es de 6cm y 8,5cm.
Cumple con el área de acero para el tipo de columna (C.21.3.5.2)
0,01 ≤ 𝑝 ≤ 0,04
𝑝 =𝐴𝑠
𝑏ℎ
𝑝 = 0,0153 → Cumple
𝑨𝑠𝑡 = 31,04𝑐𝑚2
El área de acero mínimo para la sección de esta columna es de 20,25𝑐𝑚2 y el área de
acero máximo es de 81 𝑐𝑚2, con los resultados del profoscope se pudo obtener que esta
columna está conformada por 8 barras #7 la cual equivalen a un área de 31,04𝑐𝑚2
8,5
14
14
8,5
6 16,5 16,5 6
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
68 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-9: Distribución de estribos de la columna C2 eje D4
La separación de estribos es:
En la zona confinada → 10cm
En la zona no confinada → 17cm
Revisión del refuerzo:
No Cumple la separación entre barras del C.7.10.5.3
Cumple la separación de estribos del C.7.10.5.2
Cumple la separación de estribos de confinamiento del C.21.3.5.6
Cumple con el número de barra para los estribos de C.7.10.5.1
10
17 30
0
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 69
Figura 4-10: Distribución de barras longitudinales de la columna C1 eje D5
La columna tipo C1 ubicada en el eje D5 del plano estructural, está conformada por 6
barras #6, la separación horizontal y vertical entre barras es de 14cm, los estribos son de
barra #3, el recubrimiento del acero es de 6cm y 8cm.
Cumple con el área de acero para el tipo de columna (C.21.3.5.2)
0,01 ≤ 𝑝 ≤ 0,04
𝑝 =𝐴𝑠
𝑏ℎ
𝑝 = 0,0142 → Cumple
𝑨𝑠𝑡 = 17,1𝑐𝑚2
El área de acero mínimo para la sección de esta columna es de 12𝑐𝑚2 y el área de acero
máximo es de 48 𝑐𝑚2, con los resultados del profoscope se pudo obtener que esta
columna está conformada por 6 barras #6 la cual equivalen a un área de 17,1𝑐𝑚2
81
48
6 14 14 6
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
70 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-11: Distribución de estribos de la columna C1 eje D5
La separación de estribos es:
En la zona confinada → 10cm
En la zona no confinada → 15cm
Revisión del refuerzo:
Cumple la separación entre barras del C.7.10.5.3
Cumple la separación de estribos del C.7.10.5.2
Cumple la separación de estribos de confinamiento del C.21.3.5.6
Cumple con el número de barra para los estribos de C.7.10.5.1
10
15
30
0
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 71
4.5 Modelo matemático
Para poder realizar el modelo del edificio en el software ETAS 2016 se debe determinar
los siguientes parámetros como lo son el avaluó de cargas y el valor del espectro de
aceleraciones de diseño.
4.5.1 Avaluó de carga muerta
Avaluó de carga muerta para la losa del nivel 1 y 2:
Tabla 4-33: Avaluó de carga muerta.
AVALUO DE CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA
ITEM CÁLCULOS VALOR
Loseta superior e inferior 0,8𝑚 ∗ 24,0
𝑘𝑁
𝑚3 1,92
𝑘𝑁
𝑚2
Viguetas 0,10𝑚 ∗ 0,32𝑚 ∗ 24,0𝑘𝑁𝑚3
0,5𝑚 1,54
𝑘𝑁
𝑚2
Muros divisorios 2,50
𝑘𝑁
𝑚2
Casetón de guadua 0,38
𝑘𝑁
𝑚2
Terminado arquitectónico 0,07𝑚 ∗ 22,5𝑘𝑁
𝑚3 1,58
𝑘𝑁
𝑚2
Carga muerta total
7,92𝑘𝑁
𝑚2
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
72 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Carga muerta para el nivel 3 (cubierta):
Figura 4-12: Carga muerta mínima para la cubierta (nivel 3).
Fuente: Titulo B, NSR-10.
Avaluó de carga muerta para escaleras:
Tabla 4-34: Avaluó de carga muerta de escaleras.
AVALUO DE CARGA MUERTA ESCALERAS
ITEM CÁLCULOS VALOR
Losa maciza 0,15𝑚 ∗ 24,0𝑘𝑁
𝑚3 3,6𝑘𝑁
𝑚2
Mortero y cerámica 0,035𝑚 ∗ 21𝑘𝑁
𝑚3 0,735𝑘𝑁
𝑚2
Escalón o paso
3 ∗ 0,3 ∗ 0,18 ∗ 24,0𝑘𝑁𝑚3
2
1,94𝑘𝑁
𝑚2
Carga muerta total 6,27𝑘𝑁
𝑚2
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 73
4.5.2 Avaluó de carga viva
Carga viva para nivel 1 y 2:
Figura 4-13: Carga viva.
Fuente: Titulo B, NSR-10.
Carga viva para cubierta:
Figura 4-14: Carga viva para cubierta (nivel 3).
Fuente: Titulo B, NSR-10.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
74 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
4.5.3 Parámetros para determinar el valor del espectro de aceleraciones de diseño.
Coeficiente de importancia (I):
Para este edificio el grupo de uso debe ser el grupo III – Edificaciones de atención a
la comunidad y con este su coeficiente es de 1,25.
Figura 4-15: Grupo de Importancia
Fuente: NSR-10.
Tipo de Suelo:
Se escoge un tipo de suelo común de la ciudad de Ibagué como lo es el suelo tipo C,
esto se debe a que en este trabajo no se realizó un estudio de suelo en específico en
el lugar del edificio.
Figura 4-16: Tipo de suelo
Fuente: NSR-10.
Coeficientes Aa y Av:
Como Ibagué se encuentra ubicada en una zona de amenaza sísmica intermedia los
valores de los coeficientes Aa y Av son de 0,2.
Coeficientes Fa y Fv:
Los coeficientes de amplificación dependen de los coeficientes de aceleración por tal
motivo los coeficientes Fa y Fv son 1,2 y 1,6 respectivamente.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 75
Una vez obtenidos todos estos parámetros se puede determinar el valor del Sa:
𝑆𝑎 = 2,5 ∗ 𝐴𝑎 ∗ 𝐹𝑎 ∗ 𝐼
𝑆𝑎 = 2,5 ∗ 0,2 ∗ 1,2 ∗ 1,25
𝑆𝑎 = 0,75
Figura 4-17: Espectro de diseño.
Fuente: Hojas de cálculo autor.
Ya conociendo las cargas y el Sa se procede hacer el modelado del edificio en el
programa ETABS 2016.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 1 2 3 4 5
Sa(g
)
periodos(s)
ESPECTRO NSR-10
Elastico
T Actual
Inelastico
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
76 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-18: Modelado del edificio en ETABS (3D).
Figura 4-19: Planta del nivel 1 del edificio en ETABS.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 77
Figura 4-20: Planta del nivel 2 del edificio en ETABS.
Fuente: ETABS 2016.
4.6 Revisión del edificio con modelo en ETABS.
Una vez realizado el modelado del edifico en ETABS se realiza las diferentes revisiones
como lo son: el chequeo de derivas, el centro de masa con respecto al centro de rigidez,
y el refuerzo de vigas con las fuerzas de diseño obtenidas en el programa.
4.6.1 Chequeo de derivas.
Tabla 4-35: Chequeo de derivas en la dirección X.
Story Load Case/Combo Direction Drift Chequeo
Story3 SX 1 X 0,001661 SI CUMPLE
Story3 SX 2 X 0,001648 SI CUMPLE
Story2 SX 1 X 0,001923 SI CUMPLE
Story2 SX 2 X 0,00181 SI CUMPLE
Story1 SX 1 X 0,001153 SI CUMPLE
Story1 SX 2 X 0,001019 SI CUMPLE Fuente: ETABS 2016, Excel.
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
78 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Tabla 4-36: Chequeo de derivas en la dirección Y
Story Load Case/Combo Direction Drift Chequeo
Story3 SY 1 Y 0,001924 SI CUMPLE
Story3 SY 2 Y 0,001452 SI CUMPLE
Story2 SY 1 Y 0,002052 SI CUMPLE
Story2 SY 2 Y 0,001562 SI CUMPLE
Story1 SY 1 Y 0,001194 SI CUMPLE
Story1 SY 2 Y 0,000901 SI CUMPLE Fuente: ETABS 2016, Excel.
Se puede determinar que la estructura cumple con la evaluación de los desplazamientos
horizontales establecidos en la NSR-10 ya que sus derivas son muy bajas, esto se debe
a que el edificio está sobre reforzado.
4.6.2 Centro de masa con respecto al centro de rigidez.
Tabla 4-37: Centro de masa y rigidez en dirección X.
Story Diaphragm Mass X XCM XCR
kg m m
Story3 D1 49878,11 9,4109 8,3398
Story2 D1 229655,54 9,1643 8,3066
Story1 D1 241245,55 9,4421 8,4579 Fuente: ETABS 2016, Excel.
Tabla 4-38: Centro de masa y rigidez en dirección X.
Story Diaphragm Mass Y YCM YCR
kg m m
Story3 D1 49878,11 5,0361 5,0306
Story2 D1 229655,54 5,227 4,7984
Story1 D1 241245,55 5,4426 3,9752 Fuente: ETABS 2016, Excel.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 79
Se puede observar que en el eje Y el centro de masa y rigidez de la estructura está bien,
porque están muy cerca, pero en el eje X el centro de masa y rigidez tiene más de un
metro de diferencia por el cual es muy malo, ya que a la hora de un sismo este va
generar torsión.
4.6.3 Revisión del refuerzo de vigas, con las fuerzas de diseño obtenidas en el programa ETABS 2016.
Para obtener las fuerzas de diseño en los elementos estructurales, se debe dividir el
valor del espectro de aceleraciones de diseño (Sa) en el coeficiente de capacidad de
disipación de energía (R), y este se obtiene multiplicando el coeficiente de capacidad de
disipación de energía básico (𝑅𝑜) por las irregularidades de la estructura como lo son:
Irregularidad en Planta (𝛷𝑝):
Figura 4-21: Irregularidad en planta.
Fuente: NSR-10.
𝐴 = 3,67𝑚
𝐵 = 12,39𝑚
𝐵(15%) = 1,86𝑚
3,67𝑚 > 1,86𝑚 → 𝑠𝑖 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒
Retroceso en las esquinas 𝛷𝑝 = 0,9
Las siguientes irregularidades se toman como 1,0 porque no poseen tal irregularidad
Irregularidad en altura 𝛷𝑎 = 1,0
Irregularidad por ausencia de redundancia 𝛷𝑟 = 1,0
La capacidad de disipación de energía básica (𝑅𝑜) para sistema DMO es de 5, por tal
forma el coeficiente de capacidad de disipación de energía (R) queda de la siguiente
manera:
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
80 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
𝑅 = 𝛷𝑝 ∗ 𝛷𝑎 ∗ 𝛷𝑟
𝑅 = 0,9 ∗ 1,0 ∗ 1,0 ∗ 5 = 4,5
Se procede a calcular el Sa de diseño e ingresarlo al programa ETABS para obtener las
fuerzas de diseño:
𝑆𝑎 =0,75
4,5= 0,17
4.6.4 Revisión de áreas de acero en vigas
Para esta revisión se toman las vigas centrales del nivel 1 y 2 de la estructura, en las
cuales se revisan sus despieces de AutoCAD para verificar si las barras suplen las áreas
de acero calculadas con las fuerzas de diseño obtenidas por medio del programa ETABS
2016.
Vigas Centrales del Nivel 1:
Revisión de viga VG-2.
Figura 4-22: Despiece de viga VG-2 (Nivel 1).
160
4 21
26
4
4
26
4
26
420
20
126
1#4 L=180
15
4
70a
2#4 L=1203
2#4 L=813
615
475b
630
109
15
70a
520
2#4 L=844
70a
130
610
470b
625
A5 D5
VG-2 del nivel 1
a) est.#3/8 n.54
b) est.#3/17 n.84
2#4 L=843
109
70
15
70a a
130
2#4 L=813
615
475630
b
4
26
214
126
1#4 L=18026
2044
26
204
15
70a
4
14
29
L=102
8
2-20-31-44
E5 G5
2#3
20
40
SECCIÓN
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 81
Figura 4-23: Revisión del área de acero de viga VG-2 en la hoja electrónica.
Se puede observar que para el área de acero continuo si cumple con las 2 barras #4 pero
en las luces de la viga en el refuerzo de la parte inferior no cumple (observar la Figura 4.-
23 en las celdas amarillas), ya que en esta parte solicita más acero, el cual no cubre con
el acero continuo suministrado.
Revisión de VG-3:
Figura 4-24: Despiece de VG-3 (Nivel 1).
70c
26
16
172
1614
26
1#3 L=241
1614
26
16
17 179
40
staffe 70a
2#5 L=902
630
602.5
462b
2#5 L=1203
1371#3 L=268
15
70c
A4 D4
70
200
486
597.5
458b
625
131
501
195
2#5 L=1188
2#5 L=897
40c
70c
630
590
450b
a) est.#3/8 n.18
b) est.#3/17 n.82
c) est.#3/8 n.36
b) est.#3/17 n.82
c) est.#3/8 n.36
1416
L=841416
16
26
1601#3 L=222
17
26
217
5
16
26
70a
40
29
29
L=102
14
8
20
8
VG-3 del nivel 1 E4SECCIÓN 3-21-32-45
G4
2#3 40
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
82 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-25: Revisión del área de acero de viga VG-3 en la hoja electrónica.
Se puede determinar que el área de acero continuo suministrada en el despiece
(2#5), cubre todas las solicitudes de acero calculadas en la hoja de Excel.
Revisión de viga VG-10:
Figura 4-26: Despiece de viga VG-10 (Nivel 1).
25
25
8
8
25
82#8 L=325
38 154
25
8
25112.5
113c
137.570e
D6 D5
e) est.#3/7 n.20
1#7 L=862
1#8 L=870
187
190
2#6 L=367
2#6 L=751
187 180
103
207
2#6 L=653
68
1#4 L=154
6
33 14
14
25
22 14
14
25
27 1414
25
L=122
-22-23-24-25-26-0
2#8 L=904
476.9
444.4
305a
40
70e
195.6
56b
70c
210223.1
VG-10 del nivel 1
D4
2015 62.5
70c
62c
80
85 30
72c
95 30
150
123d
70c
167.5
35
D2D3 D1
402#3
a) est.#3/14 n.22
b) est.#3/17 n.4
c) est.#3/8 n.58
d) est.#3/16 n.8
829
24
30
SECCIÓN 19-20-21
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 83
Figura 4-27: Revisión del área de acero de viga VG-10 en la hoja electrónica.
Se puede establecer que esta es una de las vigas con más carga sometida, de tal
forma que debe considerar un área de acero importante, con la hoja electrónica se
observa que cumple con las barras que están en el despiece del plano estructural ya
que en algunos puntos demanda una cantidad de acero grande y para suplir estas se
tienen barras #8 y #7 así como lo indica el despiece.
Revision de viga VG-11
Figura 4-28: Despiece de viga VG-11 (Nivel 1).
202
25 2#6 L=347
25
8
2#7 L=605
1#8 L=387
185
434
113137.5
8 38
25
8
8
70
112.525c
25d
176
304
3#8 L=911
476.9
444.4a
E6 E5252#8 L=841
137
47
2#7 L=771
1#6 L=258
6
14
25
1#6 L=258
17 33 1414
25
22 14
-33-34-35-36-0
a) est.#3/13 n.24
b) est.#3/17 n.4
c) est.#3/8 n.50
d) est.#3/7 n.20
e) est.#3/14 n.14
190.6
53
217223.1
70
161
70d
40c
70 72175
25b c
162.5c
VG-11 del nivel 1
E4 E3
1#8 L=264
167.5203
1230
70
14
14
25
33 14
15030e
35c
29
829
35
E1
2#3
L=132
40
SECCIÓN 30-31-32
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
84 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-29: Revisión del área de acero de viga VG-11en la hoja electrónica.
En esta viga por su gran dimensión, puesto que es la más grande de todas las vigas y
una de las vigas centrales del edificio se requiere un área de acero considerable, con la
hoja electrónica se estableció que si está cumpliendo para los puntos que más requiere
acero, esto se debe a que en el despiece del plano estructural tiene barras continuas #8
en el refuerzo de la parte superior, y #7 en el refuerzo de la parte inferior de la viga.
Vigas Centrales del Nivel 2:
Revisión de viga VG-2.
Figura 4-30: Despiece de viga VG-2 (Nivel 2).
SECCIÓN 2-
a) est.#3/8 n.54
b) est.#3/17 n.84
126
1#4 L=180
4
4 20
26
4
4 21
26
70a
4 20
26
4
15
A5
70
2#4 L=1203
2#4 L=813
475b
630
a
109
520
70a
130
2#4 L=844
470b
625
615
VG-2 del nivel 2
15
D5
610
2#4 L=843
70a
130
70a
109
2#4 L=813
475b
630
26
26
261#4 L=180
126 4
204
214
70a
4
20414
829
15
E5
615 15
G5
20
2#3
L=102
40
20-31-44-0
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 85
Figura 4-31: Revisión del área de acero de viga VG-2 en la hoja electrónica.
Se determinó que para esta viga del segundo nivel del edificio solo con el refuerzo
continuo suple todas las áreas de acero a lo larga de la viga, de la cual si cumple con las
barras #4 del despiece del plano estructural.
Revisión de viga VG-3.
Figura 4-32: Despiece de viga VG-3 (Nivel 2).
590
450630
2#5 L=1203
26
16
16
16
26
14
14
2#5 L=902
A4
40
16
staffe70a
602.5
462b
630
200
486
2#5 L=1188
195
2#5 L=897
VG-3 del nivel 2
15
70c
70c
501
597.5
458b
625
D4
40
70c
70c
E4
14
16
26
1416
16
26
1416 b) est.#3/17 n.82
c) est.#3/8 n.36
L=84
5
829
SECCIÓN 3-21-32-45-0
2#3
70b
40a
G4
a) est.#3/8 n.18
b) est.#3/17 n.82
c) est.#3/8 n.36
L=102
829
40
20
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
86 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-33: Revisión del área de acero de viga VG-3 en la hoja electrónica.
En esta viga se puede suplir el área de acero solo con las barras continuas, por lo que se
puede observar que cumple con las barras 2#5 del despiece del plano, pero se hubiera
podido utilizar barras 2#4 ya que con estas también hubiera suplido la demanda de acero
de la viga.
Revisión de viga VG-10:
Figura 4-34: Despiece de viga VG-10 (Nivel 2).
D5
1#7 L=395
1#6 L=222
8
30
8
8
8
30
30
38
32 79
8
25 112.5
112a
137.5
D6
173 163
2#8 L=901
1#8 L=336
2#6 L=749
178
143
148
2#7 L=241
2#6 L=658
207
96
119
93
1#5 L=232
2#6 L=570
158
VG-10 del nivel 2
444.4
285476.9
25
80a b
40
80a
D4
195.6
80a
36c
202223.1
15 60
80a
60a
80
25 82.5 30
30a
83a
95 30
150
150a
167.5
D2D3
30
14
31
1614
22 14
14
30
22 1414
L=132
24
SECCIÓN 19-20-21
35
34
2#3
a) est.#3/10 n.76
b) est.#3/17 n.17
c) est.#3/20 n.2
8
40
30
D1
-22-23-24-25-26
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 87
Figura 4-35: Revisión del área de acero de viga VG-10en la hoja electrónica.
Se puede observar que en los puntos donde solicita demasiado acero cumple, puesto
que en esas partes de las vigas tiene barras #8 y #7.
Revisión de viga VG-11:
Figura 4-36: Despiece de viga VG-11 (Nivel 2).
33-34-35-36
34
2#3444.4
293
1#7 L=903
1#8 L=752
476.9
30
8
30
8
2#6 L=599
423
137.5
30
30
8 32
8
8
staffe
25 112.5
112a
2#7 L=455
238
25
80b
E6 E5
431
100
2#6 L=1070
99
1#5 L=257
157
14
30
22 14
80a
167
d40
80b
223.1
27
2#8 L=852
190.6
80a
31c
25
80a
VG-11 del nivel 2
E4 E3
80a
175 30 167.5
10
1#6 L=256
30
183e
162.5 150
14
30
33 14
14
30
35
E1
c) est.#3/20 n.2
d) est.#3/15 n.20
e) est.#3/16 n.11
L=132
24
a) est.#3/10 n.44
b) est.#3/8 n.20
30
8
40
SECCIÓN 30-31-32-
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
88 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Figura 4-37: Revisión del área de acero de viga VG-11en la hoja electrónica.
Con la hoja electrónica se estableció que si está cumpliendo para los puntos que más
requiere acero, esto se debe a que en el despiece del plano estructural tiene barras
continuas #8 y #7.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 89
Conclusiones y recomendaciones
1.1 Conclusiones
Se establece que el edificio del Centro de Educación Permanente de la Universidad
de Ibagué (CEP1) tendrá un buen comportamiento ante un posible evento sísmico,
ya que esta edificación cumple con los requisitos establecidos en la Norma Sismo
Resistente NSR-10 relacionados con la zona de amenaza sísmica en donde este se
encuentra.
De acuerdo al estudio cualitativo realizado por medio del FEMA P-154 se puede
determinar que el edificio requiere acciones adicionales, puesto que su puntaje final
fue de -0,1 menor que el mínimo puntaje el cual es de 0,3 para el tipo de edificación
como lo es la estructura de concreto reforzado con pórticos resistentes a momentos,
este resultado se dio debido a la irregularidad en vertical y en planta que presenta el
edificio, ya que este estudio cualitativo consta principalmente análisis superficial de
la estructura.
Con los resultados obtenidos del ensayo del Profoscope se determinó que cumple
con los requisitos para el refuerzo de columnas con capacidad de disipación de
energía moderada establecidos en el reglamento colombiano de construcción sismo
resistente NSR-10, puesto que para las diferentes tipos de columnas existentes en el
edificio, todas ellas cumplen con la cuantía de acero mínima para columnas.
Conforme a los resultados obtenidos de la revisión de área de acero en vigas del
nivel 1 y 2 de la estructura se determinó que algunas vigas están con área de acero
mayor que el solicitado como lo es la viga VG-3.
De acuerdo al modelo matemático se puede determinar que la estructura cumple con
la evaluación de los desplazamientos horizontales establecidos en la NSR-10, pero
sus derivas son muy bajas, esto se debe a que el edificio cuenta con muros de carga
que hacen que la edificación sea más rígida.
Con los resultados de los chequeos de dimensiones mínimas establecidas en el
reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR-10 para columnas y
vigas se determinó que el 100% de las vigas cumplen con las dimensiones mínimas
establecidas en la NSR-10 para vigas con capacidad moderada de disipación de
energía (DMO).
EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMORESISTENTE(CEP l)
90 Mahecha Camilo, Saavedra Juan José
Para los tipos de columnas encontrados en el edificio también se cumplió el 100% de
las columnas las dimensiones mínimas establecidas en la NSR-10 para vigas DMO.
Para el chequeo de dimensiones mínimas para vigas con capacidad especial de
disipación de energía (DES) no cumplió en su totalidad de vigas.
Se evaluó que los materiales constructivos utilizados durante la construcción de la
edificación del Centro de Educación Permanente (CEP I) de la Universidad de Ibagué
cumple con los requisitos establecidos por la Normas Técnicas Colombianas, se pudo
establecer que el concreto cumple con los lineamientos y esto se pudo evidenciar
en el valor obtenido por medio del ensayo del Esclerómetro el cual arrojo que el valor
obtenido de la resistencia del concreto cumple con lo mínimo requerido por la norma
en su ítem C.21.1.4.1.
1.2 Recomendaciones
Durante la ejecución de los ensayos cuantitativos, más específicamente durante el
ensayo para conocer la distribución de los aceros en los elementos estructurales, es
preciso utilizar un instrumento más exacto en la toma de las lecturas ya que existen
algunos que debido al exceso de recubrimiento no toma las lecturas correctamente y
se pueden presentar variaciones.
Para validar las características mecánicas de los materiales, es importante realizar
las pruebas a diferentes elementos estructurales (Vigas, Columnas, Losas, Etc.) para
conocer si los mismos comparten igualdad de condiciones o presentan variaciones.
Para futuras investigaciones, es valioso que se realicen apiques para conocer las
condiciones actuales del suelo donde se ubica la edificación y además para poder
realizar pruebas y verificaciones a la cimentación de la estructura.
Trabajo de grado. Programa de ingeniería Civil. 2019 91
Bibliografía
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Proceq. (2017). Guia tecnica profoscope. 5-5.
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