5.8.- Reforzamiento Estructural en Concreto Armado

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5.8.- Reforzamiento Estructural en Concreto Armado

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    TECNICAS DE REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

    Dr. Ing. Jorge Olarte Navarro

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA LIMA-PERUFacultad de Ingeniera Civil

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

    SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES - CISMID

    OBJETIVO

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

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

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

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

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

    ESTUDIOS Y PROYECTOSESTUDIOS Y PROYECTOSCISMID 1997CISMID 1997--20002000

    SaludSaludEducativaEducativa

    OtrosOtros

    INFRAESTRUCTURA:INFRAESTRUCTURA:

    1. Introduccion

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    2. CONFIGURACIN ESTRUCTURAL

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    4.204.20

    3.90

    3.90

    6.40

    2.10

    1.40

    3.75

    F

    E

    D

    C

    B

    A

    14.20

    2 34.204.20

    544.20

    64.20

    7 8

    X

    Y

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

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

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

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    Modelo de la Edificacin

    xy

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    Extraccin de muestrascon brocas diamantinas

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    Auscultacin de la cimentacin

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    3. CARACTERSTICAS DINMICAS

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

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

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    12

    3

    6

    5 4

    9

    8 7

    12

    1110

    XY

    X

    Y

    Estructura empleando un anlisis pseudo-tridimensional de bloque cortante

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    Primer modo Segundo modo Tercer modo

    Cuarto modo Quinto modo Sexto modo

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    Caractersticas dinmicasde la estructura

    MODONUMERO

    PERIODO(Seg)

    FRECUENCIA(Ciclos/ seg)

    % MASATRASLAC.

    EN X

    % MASATRASLAC.

    EN Y

    % MASATRASLAC.

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

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    4. ESTUDIO DE MICROTREPIDACIONES

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

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

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

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    pEste ensayo dinmico nos permite determinarlas frecuencias naturales de vibracin.

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

    con los obtenidos analticamente.

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    Ensayos de Microtrepidaciones

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    Ensayos de Microtrepidaciones

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    Grficos de la transformada de Fourier

    Punto 3, primer nivel

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    Grficos de la transformada de Fourier

    Punto 3, primer nivel

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    Resumen de los resultados

    PUNTOSCH1

    Frecuencia(Hz)

    CH2Frecuencia

    (Hz)

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

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

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    5. RESULTADOS DEL ANLISIS ESTRUCTURAL

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    * Desplazamientos y distorsiones

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

    0

    1

    2

    3

    0 1 2 3 4 5

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

    NIV

    EL

    ES

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

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

    Desplazamientos

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    * Cortantes en planta

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

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

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    Distribucin de fuerza cortante

    en planta, por mdulo

    50.3%

    49.7%

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    EL MTODO DE LOSEL MTODO DE LOSELEMENTOS FINITOSELEMENTOS FINITOS

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    MODELO TRIDIMENSIONALMODELO TRIDIMENSIONALCON LOSA FLEXIBLE CON LOSA FLEXIBLE

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    Distribucin de esfuerzoscortantes en la losa

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

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    * Esfuerzos en las losas de la estructura

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

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

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    Evaluacin de la Estructura Existente

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

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

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

    pPara mejorar el comportamiento sismorresistente de la edificacin se recomienda independizar el mdulo del octgono del mdulo