METODOLOGÍA PARA LA REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS CON EDADES

SUPERIORES A LOS 70 AÑOS

XVII FORUM DE CIENCIA Y TÉCNICA

Ing. Alejandro Manuel Silva González. D.C.H.

- 2006 -

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Resumen Se proponen metodologías o secuencias de pasos para intervenir estructuras metálicas antiguas. La primera está dirigida a la determinación del tipo de estructura que posee el inmueble, se da una descripción de las características más comunes, tanto exteriores (fachadas), como interiores (puntales y modulaciones). Se explica la investigación realizada para establecer el patrón de clasificación. La segunda da herramientas para la identificación del tipo de perfiles y sus resistencias, comenta los manuales necesarios y da los datos extraídos de los manuales. La tercera establece el enfoque inicial de la estructura, que puede aportar, que se puede proponer en las ideas conceptuales del proyecto arquitectónico y como interpretar las mediciones de campo en dependencia de las patologías detectadas. Lo en ella plasmado responde al cálculo de más de 20 ejemplos, de los cuales se describen 2 en este trabajo. En general se describen los inventarios e investigaciones realizadas, las patologías detectadas, se relatan datos curiosos y se incluyen fotos de los edificios más representativos. No se consideró en ningún caso el aporte de los muros y tabiques a la estabilidad del inmueble. Por no ser objetivo de este trabajo, el análisis de los cimientos no se detalla, pero como es imposible desvincularlos de la estructura, se menciona que en los casos (no muchos, en verdad) en que se ha logrado establecer su tipología, dimensiones y refuerzo, así como los suelos existentes, se ha comprobado que son coherentes con lo planteado en este trabajo.

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Resumen................................................................................................................................ 2 INTRODUCCION................................................................................................................... 4 METODOLOGÍAS.................................................................................................................. 6

1. Determinación del tipo de estructura. ......................................................................... 6 3. Determinación de las posibles intervenciones............................................................ 7 Descripción del Inventario.................................................................................................. 8 Elementos valorados para la selección de la zona de estudio: ......................................... 8 Inmuebles probables. ....................................................................................................... 10 Inmuebles metálicos comprobados.................................................................................. 12 Otros edificios de estructura metálica en La Habana. ..................................................... 13 Purdy and Henderson Inc................................................................................................. 14

Obras en Cuba. ............................................................................................................ 14 CAPITULO II ....................................................................................................................... 15

Inmuebles con estructura metálica................................................................................... 15 Teatro Payret. ............................................................................................................... 15 Estación Central de Ferrocarriles................................................................................. 16 Centro Asturiano........................................................................................................... 16 Amargura # 11 y San Ignacio # 58. Edificio Loriente y Hnos. ...................................... 16 Capitolio Nacional. ....................................................................................................... 17 Lonja del Comercio....................................................................................................... 18 Edificio Torregosa......................................................................................................... 19 Banco Gelats. ............................................................................................................... 19 Edificio Llatta. ............................................................................................................... 19 Edificio Banco H. Upman.............................................................................................. 20 Edificio Royal Bank Of Canada. ................................................................................... 20 Edificio Casteleiro y Vizoso. ......................................................................................... 20 Edificio Compañía El Iris. ............................................................................................. 21 Edificio Banco Nacional................................................................................................ 21 Edificio María Luisa Gómez Mena................................................................................ 21

CAPITULO III ...................................................................................................................... 22 Revisión Estructural. Ejemplo de Cálculo. ....................................................................... 22

Oficios # 104................................................................................................................. 22 San Pedro 310.............................................................................................................. 31

Consideraciones sobre las uniones. ................................................................................ 34 CAPITULO IV...................................................................................................................... 35

Descripción de las patologías: ......................................................................................... 36 Tabla # 16. Características Originales. ........................................................................ 37 Tabla # 17. Características Reales. ............................................................................. 37

CONCLUSIONES ................................................................................................................ 39 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 40

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INTRODUCCION A mediados de Mayo de 1995 se hizo la solicitud de reparación del inmueble ubicado en Oficios # 104 entre Lamparilla y Amargura, edificio de 8 pisos que se destinaba a una inmobiliaria para oficinas. Las patologías detectadas, con alto nivel de deterioro, detuvieron los deseos iniciales de utilizar el lugar por el elevado costo que podría implicar una reparación y surgió la duda de si se podría adaptar el edificio a las nuevas funciones, sumando a esto el haber sido construido en el año 1927. Al comenzar el análisis se descubrió una estructura metálica aporticada, sobre la cual no se poseía dato alguno. Características de los perfiles, tensiones de trabajo y tipos de uniones, se convirtieron en severas incógnitas. Esto provocó una búsqueda larga y difícil en manuales y bibliotecas, entrevistas y visitas, hasta obtener algunas nociones que permitieran el posterior rediseño. Motivado por lo anterior se decide recopilar en una especie de manual, toda la información que sobre este y otros edificios de igual tipo se alcanzó, de forma tal que permita dos cosas: 1. Garantizar a los arquitectos, inversionistas y economistas, que es lo que el tipo de

inmueble descrito puede admitir. 2. Facilitar a los ingenieros la búsqueda de datos, mostrándoles las secciones más

comunes utilizadas, los esquemas de análisis y las tensiones de diseño de la época. Para lograr esto se elaboró la estrategia que a continuación se describe: 1. Recorrer la Habana Vieja e inventariar los posibles edificios construidos con estructura

aporticada metálica. 2. Determinar los realmente metálicos, mediante estudios de archivo e inspección

minuciosa del lugar. 3. Analizar la concentración de ubicación por zonas, causas y procesos especulativos. 4. Estudiar los elementos estructurales que los componen, uniones, tensiones de diseño y

esquemas de análisis. 5. Estudiar las patologías existentes, causas y soluciones. 6. Ejemplos resueltos. Con todos estos elementos se puede enfrentar la situación problemática existente : ♦ ¿Cómo enfrentar los edificios construidos con estructura metálica aporticada en la

primera mitad del siglo XX? ♦ ¿Cómo se deterioran? ¿Qué características poseen?. ♦ ¿Qué nos permiten en el futuro ?. Ante la situación planteada se delinea la siguiente hipótesis de trabajo: La estructura aporticada de acero es capaz de soportar más de lo que actualmente sostiene, inclusive estando deteriorada. La respuesta a la situación problemática y la comprobación de la hipótesis de trabajo implica el cumplimiento de los siguientes objetivos:

1. Demostrar que las estructuras metálicas de los edificios construidos en la primera mitad del siglo XX son capaces de soportar no sólo las cargas de diseño, sino también las generadas por las necesidades y funciones actuales.

2. Inventariar los edificios de estructura metálica construidos en la época que se estudia en el Centro Histórico.

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3. Investigar en manuales de la época los elementos componentes, las tensiones de cálculo y los métodos de diseño empleados más frecuentemente.

4. Inventario de las patologías existentes y sus soluciones. 5. Análisis de las estructuras por los nuevos sistemas de cálculo.

El trabajo presentado posee cuatro capítulos con sus respectivos anexos que contienen tablas, informaciones y datos de interés. El Capítulo I describe el inventario de los edificios, la metodología creada para detectar las estructuras metálicas y el por qué de los aspectos seleccionados. El Capítulo II muestra una recopilación de toda la información obtenida y que es necesaria para los cálculos estructurales. El Capítulo III recoge el análisis estructural de los edificios seleccionados, siendo en éste donde se prueba la hipótesis planteada. En el Capítulo IV se detallan las patologías detectadas en las estructuras. Posteriormente se plantean las conclusiones y recomendaciones derivadas de toda la investigación. En general el plan de trabajo seguido en el estudio de las edificaciones con estructura metálica fue el siguiente: ♦ Recorrer la Habana Vieja e inventariar los posibles edificios con estructuras aporticadas

de metal. ♦ Investigar y determinar los que fueron ejecutados con esa tipología. ♦ Analizar los factores que inciden en su ubicación, la arquitectura que presentan y las

funciones a las que fueron destinados. ♦ Estudiar los elementos estructurales que los componen, uniones, tensiones de diseño y

esquemas de análisis. ♦ Resumir las patologías existentes, causas y soluciones. ♦ Ejemplos prácticos y comprobaciones con métodos modernos de cálculo. Todo este estudio se hace con el objetivo de demostrar la posibilidad de crecimiento y adaptación a las nuevas funciones de los inmuebles analizados y demostrar que las pérdidas de sección son aceptables si se detiene el deterioro mediante el empleo de nuevos materiales de conservación.

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METODOLOGÍAS 1. Determinación del tipo de estructura.

Se establecen los siguientes requisitos que debe cumplir el inmueble, en toda la investigación realizada se detectó un solo edificio que cumple lo establecido y el material componente de la estructura es el hormigón armado. ♦ Altura. ♦ Expresión arquitectónica. ♦ Fecha de construcción. ♦ Dimensiones de los espacios. ♦ Función original. ♦ Ubicación. La altura se consideró a partir de los 20 metros aproximadamente, los métodos constructivos tradicionales satisfacían los requisitos para llegar a esos niveles. En alturas menores sólo se detectaron naves de fábricas y almacenes, en su totalidad metálicas. La expresión arquitectónica, ecléctica, con tendencia barroca, muy cargada en adornos, sobre todo grandes aleros en el último nivel y profusión de ménsulas y cornisas. La fecha de construcción, anterior al año 1935, asegura la estructura metálica, sólo un inmueble de los más de 100 investigados no lo cumple. Los puntales mayores de 5 metros en la planta baja y de 4.2 metros en el resto de los niveles y la modulación en planta de al menos 6 metros por 6 metros. Ubicados en su mayoría en el municipio Habana Vieja, algunos en Centro Habana y escasos en el Cerro. No se han detectado en el resto de la ciudad. Grandes opciones posee el denominado “Ring de La Habana” entre las calles Monserrate y Zulueta y sumando además la calle Prado. La función original es determinante, por la necesidad de espacios libres y por el dinero disponible, como en hoteles, bancos y edificios de oficinas.

2. Especificaciones de los perfiles • Medición con pie de rey de la mayor cantidad de perfiles posible. • Determinación de las dimensiones originales de los perfiles, utilizar el “Steel

Construction Manual” de la quinta edición, del año 1947 (muy común en el país en sus 25 reimpresiones, desde el 1947 al 1959) o en su defecto la cuarta edición. Todas las estructuras en edificios investigadas responden a patrones americanos, sólo algunas cerchas se han construido con aceros europeos.

• Calcular las características geométricas del perfil real deteriorado. • Comparar con las características geométricas iniciales. • Tomar como resistencias las que a continuación se proponen, tomadas de manuales

del año 1920. Módulo de elasticidad. MATERIAL PESO (kg/m3) Tensión-Compresión (kg/cm2) Cortante (kg/cm2) HIERRO FUNDIDO 7209 1056820,30 422728,00 HIERRO FORJADO 7689 1902276,53 704546,90 ACERO MEDIO 7850 2113640,60 845456,20

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Resistencia última.(kg\cm2) MATERIAL TENSIÓN COMPRESIÓN CORTANTE HIERRO FUNDIDO 1409,00 5636,00 - HIERRO FORJADO 3522,00 2184,00 2818,00 ACERO MEDIO 4227,00 2818,10 3382,00

3. Determinación de las posibles intervenciones

Se ha comprobado, con el análisis estructural de los edificios, que estos son capaces de asumir las nuevas funciones que se les destinan, incluso estando deteriorados. Si la pérdidas de sección causan disminuciones en las características geométricas menores del 20%, de puede preasumir que no es necesario reforzar la estructura, sólo repararla y cortar las causas del deterioro. Si las pérdidas de sección causan disminuciones en las características geométricas entre el 20 y el 35%, es factible reparar la estructura, en cuanto a la complejidad de la reparación y el monto económico. Si las pérdidas de sección causan disminuciones en las características geométricas superiores al 40%, es preferible demoler el inmueble, a menos que primen criterios patrimoniales u otros que hagan factible la ejecución. Si el puntal permite añadir entrepisos intermedios, estructuralmente es posible, sobre la base del posible incremento de cargas y la disminución de la esbeltez de las columnas por los tranques del nuevo nivel.

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CAPITULO I Descripción del Inventario Los inmuebles de estructura portante metálica pueden encontrarse en varias zonas de la ciudad de La Habana. Los municipios Habana Vieja, Centro Habana, Plaza, Playa, Cerro y Diez de Octubre poseen edificaciones de este tipo. Para seleccionar la zona específica de estudio se hizo un pase primario y elemental por toda la ciudad, para determinar a primera instancia, no sólo donde está la mayor muestra con las características deseadas, sino las más atractivas desde el punto de vista de diseño, ejecución y utilidad actual. No fue nada difícil, y cualquiera que conozca la ciudad y sea especialista en la materia lo puede saber, determinar que los municipios Habana Vieja y Centro Habana son los que más objetos de estudio presentan, con las características necesarias para cumplimentar los objetivos de la investigación. Entre éstos se seleccionó La Habana Vieja y dentro de éste la parte comprendida en la zona declarada Patrimonio de la Humanidad, desde la Avenida del Puerto, Desamparados, y San Pedro, hasta Prado y Cienfuegos, incluyendo las dos aceras de las calles mencionadas. Elementos valorados para la selección de la zona de estudio: ♦ Urbanización más antigua de la ciudad. ♦ Mayor riqueza arquitectónica e histórica. ♦ Mayor número de intervenciones de reparación, rehabilitación y

remodelación. ♦ Mayor interés de la inversión extranjera. ♦ Concentración bancaria, social, legislativa, ejecutiva y comercial. ♦ Interés mundial por la declaración de Patrimonio de la Humanidad. ♦ Mayor presencia de inmuebles de gran altura, construidos antes de 1930,

época más propicia para la utilización de las estructuras metálicas. La conjugación e interrelación de estos factores ha conllevado a que sea esta sección de la ciudad la más activa y renovada, paralelo al gran interés de conservación urbano que ello genera. La estructura metálica era el sistema de construcción más costoso en su momento, de ahí se desprende que su utilización era por compañías poderosas, que pretendían dar una impresión jerárquica imponente y preponderante y por inversionistas que esperaban obtener pingües ganancias, que amortizaran la pérdida inicial por el material utilizado, pero que a su vez les permitía una mayor utilización del suelo y mayor adaptabilidad funcional, por esto la causa descrita como concentración bancaria, social..., adquiere gran importancia, pues detrás de estos inmuebles se encuentran escondidas, tras las columnas dóricas y los capiteles jónicos, los perfiles H-30 y las vigas I-50. Esta concentración genera además procesos especulativos y de inversión, por ser este lugar destino histórico de funciones oficiales y comerciales que motivan la reutilización, ampliación y adaptación a nuevas funciones de los inmuebles existentes. La posibilidad de estructuras de metal, está dada por la presencia de edificios de gran altura, construidos en una época en que no se había generalizado el uso del hormigón armado, siendo la estructura metálica el único sistema que

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permitiera la monumentalidad de aquellas obras. Por otra parte en Cuba había una gran influencia de los Estados Unidos, en todas las esferas, no siendo la construcción la excepción, por lo que se utilizaba la forma de edificar más común que practicaba el vecino país. Bueno es recordar que el hormigón armado surge en Europa a fines del siglo pasado y se desarrolla a principios del actual. Los grandes edificios de La Habana, concentrados en el Vedado son de hormigón armado y de épocas más recientes que la anteriormente descrita, no se encuentran en esta zona estructuras metálicas de singular importancia. Una vez determinada que parte de la ciudad se analizaría, se confeccionó el patrón o modelo para la selección primaria de los edificios o inmuebles que tuvieran alguna probabilidad para que su estructura fuese metálica. Estos aspectos son los siguientes: ♦ Altura. ♦ Expresión arquitectónica. ♦ Fecha de construcción. ♦ Dimensiones de los espacios. ♦ Función original. ♦ Ubicación. La altura se consideró a partir de los 20 metros aproximadamente, los métodos constructivos tradicionales satisfacían los requisitos para llegar a esos niveles. La expresión arquitectónica, indicativa del poder y estabilidad de una firma o institución, respalda la posibilidad de una estructura sólida, necesaria para propiciar al cliente la seguridad de sus negocios y haberes. Es importante la fecha por lo descrito anteriormente, pues hubo épocas más propensas a la utilización del metal, pero esto no es determinante. Las dimensiones de los espacios, grandes luces, muy necesarias en teatros, clubes y comercios se salvaban con estructuras metálicas, inclusive en la actualidad se acuden a estas estructuras ante la presencia de esos tipos de dimensiones en las edificaciones. La distribución en la zona del Centro Histórico no es proporcional, más propensa a la riqueza y opulencia en la zona del centro, alrededor de las calles Obispo y O´Reilly de función financiera, de oficinas y comercial; así como de almacenes en la calle Muralla. Grandes opciones posee el denominado “Ring de La Habana” entre las calles Monserrate y Zulueta y sumando además la calle Prado. La función original también describe un poder económico, donde es menos probable encontrar la estructura buscada en edificios de viviendas o de modesto alquiler, que en los grandes edificios de oficinas, bancos y almacenes. Con este nivel de definición se procedió a realizar los trabajos de campo, efectuando un recorrido por todas y cada una de las calles de la zona a investigar, marcando en un mapa cada uno de los edificios probables. Este trabajo, agotador y fatigoso, implicó recorrer a pie absolutamente toda la zona de intramuros, que comprende los consejos Belén, Catedral y Plaza Vieja, calle por calle, estudiando cada inmueble según el modelo establecido y aprovechando además alguna lesión o pérdida de recubrimiento que permitiera

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la comprobación real de la estructura del edificio, este caso se produjo, por ejemplo en San Pedro 310. Las zonas de extramuros hasta Prado y Cienfuegos se inventarió de igual manera, hasta recorrer totalmente el área de estudio. Concluido esto se procedió a la conformación de la población real en otro mapa, donde sólo se ubicaron aquellos a los que realmente se les pudo comprobar que su estructura portante estaba conformada por perfiles metálicos. Para conformar este otro mapa se hizo inicialmente un segundo recorrido, esta vez directamente a los inmuebles señalados, para realizarle una inspección minuciosa, buscando el más mínimo detalle que pudiera indicar la presencia del metal, también se entrevistó a los vecinos o empleados, según el uso, para averiguar si se había hecho alguna reparación e informaran cual era la composición del edificio. Esto permitió descartar varias construcciones, todas de hormigón armado y que cumplían con algunas de las características descritas en el modelo de selección. Algunos de los inmuebles quedaron en el listado de los probables, sin poderse comprobar con certeza el tipo de estructura, pues se encontraban en un perfecto estado constructivo, además no se pudo localizar alguna intervención y no se encontraron expedientes o descripciones, ni siquiera en el Archivo nacional, por otra parte, algunos de los expedientes sólo brindan datos arquitectónicos pero no proporcionan información sobre el sistema utilizado. Con el listado de los edificios soportados por estructuras metálicas absolutamente confirmados, se procedió al estudio específico de cada uno, las patologías, altura, relación altura - ancho, ubicación en zonas más o menos protegidas, luces, tipo de elemento estructural y las secciones de éstos, hasta escoger dos ejemplos, para realizarles un análisis estructural detallado, que permita demostrar la hipótesis planteada, eligiendo de esta forma dos de los que se encontraban en un estado más desfavorable. Inclusive, al compararlos con otros inmuebles de la ciudad, también metálicos, ubicados en municipios fuera del analizado, los dos seleccionados seguían siendo casos críticos, por el estado en que se encuentran y el grado de esbeltez que poseen. El resultado del análisis de estos edificios demostrará la posibilidad de utilización y respuesta de las estructuras revisadas. Inmuebles probables. Dirección. Observaciones. Misiones 25 Aguiar 51. Peña Pobre 5. Empedrado 113. Empedrado 360. Empedrado y Aguiar Edif. Quiñones. Trocadero e/ Misiones y Zulueta. Bellas Artes. Refugio e/ Misiones y Zulueta. Museo de la Rev. Agramonte e/ O’ Reilly y Neptuno. Manz. de Gómez. Msiones esq. San Juan de Dios. Bacardí.

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O’ Reilly y Cuba. B. N. Escocia. Cuba 254 - 252 esq. O’ Reilly. Obispo 211 B. Nacional. Obispo e/ Mercaderes y San Ignacio. Taquechel. Obispo e/ Mercaderes y San Ignacio MINED. Obispo 260. Johnson. Obispo 257. Obispo 302. E. Gómez Mena. Obispo 303. Obispo 351. West. Unión. Prado e/ San José y San Rafael. C. Gallego. Habana 365. E. Valle Iznaga. Habana 302 - 304 esq. S. J. de Dios. O’ Reilly 412 - 414. E. La Metropolitana. O’ Reilly 452. Hotel Roma. O’ Reilly 407. E. Moenck-Quintana. Aguiar 361. The Trust Company. Aguiar 363. B. N. Cuba. Aguiar 365 - 367 esq. Obrapía. Bank of Canada. Obrapía 255 - 257. Bolsa de la Habana. Obrapía 215 esq. Cuba. Lamparilla y Oficios. Casteleiro y Vizoso. Oficios 58 esq. Lamparilla. Oficios 104 esq. Lamparilla. Casteleiro y Vizoso. Lamparilla 2 esq. Oficios. Lonja del Comercio. Justiz 19. Obispo 61. Museo de Ciencias. Villegas 114. Villegas 62 -64 e/ S. J. de Dios y Emped. Inquisidor 552. Mercaderes 351 esq. Muralla. H. Palacio Cueto. Mercaderes y Tte Rey. San Ignacio 307. Loriente y Hnos. Amargura 103. Amargura 114, Cuba 405. H. Unión. Cuba e/ Lamparilla y Amargura. Amargura 53 e/ Mercaderes y S. Ign. Banco H’Upman. Oficios 152 esq. Amargura. Seamans’ Club. Oficios 170 e/ Amargura y Tte Rey. Oficios 211 e/ Churruca y Muralla. Poder Popular. Oficios 420 e/ Acosta y Luz. San Pedro 452 e/ Acosta y Jesús María. Paula 310 e/ Picota y Egidos. Habana y Tte Rey. Sarrá. Tte Rey 211 e/ Habana y Aguiar. Aguiar 402 e/ Obrapía y Lamparilla. B. del Comercio. Lamparilla 161 e/ Aguiar y Cuba. Bank LTD. Aguiar 574 e/ Tte Rey y Muralla.

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Obrapía 367, Compostela 353 - 355 -357. E. Torregosa. Amargura 303 e/ Compostela y Aguacate. Compostela 519 e/ Tte Rey y Muralla. Villegas 466 e/ Sol y Muralla. Bélgica 301 esq. S. J. de Dios. Bélgica 303.Harris Brothers. Tacón 82. San Pedro 310. Monserrate 415. Monserrate 401. Hotel Monserrate. Prado e/ San José y Dragones. Capitolio. San Pedro e/ Amargura y S. Clara. Aduana. Compostela y San Isidro. Archivo Nacional. Zulueta y San José. Centro Asturiano. Obispo y Mercaderes. H. Ambos Mundos. Obrapía e/ Monserrate y Bernaza. Prado e/ Neptuno y San Rafael. H. Inglaterra. Prado e/ Tte Rey y Dragones. Diario de la Marina. Zulueta e/ Neptuno y Ánimas. Hotel Plaza. Prado e/ Trocadero y Ánimas. Hotel Sevilla. Aguiar 116 e/ Tte Rey y Muralla. E. LLatta. O’Reilly e/ Aguacate y Compostela. N. City Bank of N. Y. Empedrado 34 esq. Aguiar. Cía. El Iris. Aguiar y Lamparilla. Banco Gelats.. Obispo y Bernaza. La Moderna Poesía Tte Rey y Mercaderes. E. Ma L. Gómez Mena. Al concluir todas las investigaciones y búsquedas, se conformó una lista con los edificios comprobados de estructura metálica, siendo éstos los que a continuación se detallan. Inmuebles metálicos comprobados Refugio e/ Zulueta y Misiones Museo de la Rev. Misiones e/ Empedrado y S. J. de Dios. Bacardí. Cuba 252 - 254 esq. O’ Reilly. Viviendas. Obispo 211q B. Nacional. Obispo e/ Mercaderes y San Ignacio. Taquechel. Obispo 260. Johnson. Obispo 303. Viviendas. Prado e/ San Rafael y San José. Centro Gallego. Habana 302 - 304. Viviendas. Aguacate e/ O’ Reilly y S. J. Dios. Hotel Roma. O’Reilly 407. E.Moenck-Quintana Lamparilla y Oficios. Casteleiro y Vizoso. Obrapía 255 - 257. Bolsa de la Habana San Pedro 310. Hotel. Prado e/ San José y Dragones. Capitolio. San Pedro e/ Amargura y Santa Clara. Aduana. Zulueta y San José. Centro Asturiano. Obispo y Mercaderes. H. Ambos Mundos. Obrapía e/ Monserrate y Bernaza. Viviendas.

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Prado e/ Neptuno y San Rafael. H. Inglaterra. Prado e/ Tte y Dragones. Diario de la Marina. Zulueta e/ Neptuno y Ánimas. Hotel Plaza. Prado e/ Trocadero y Ánimas. Hotel Sevilla. Aguiar116. E. Llatta. Aguiar y Lamparilla. Banco Gelats. Oficios 58. Viviendas. Oficios 104. Casteleiro y Vizoso Lamparilla 2. Lonja del Comercio. Amargura 114. Hotel Unión. San Ignacio 307. Loriente y Hnos. Amargura 53. Banco H’Upman. Tte Rey 211. Viviendas. Aguiar 574. Viviendas. Obrapía 367. E. Torregosa. Amargura 303. Hotel. Prado e/ San José y Tte Rey. Teatro Payret. Empedrado e/ Aguiar y Habana. Cía. El Iris. Obispo y Bernaza. La Moderna Poesía. Tte Rey y Mercaderes. E. Ma L. Gómez Mena. Otros edificios de estructura metálica en La Habana. Consulado y Refugio Viviendas. Águila y Dragones. Emp. Telefónica Águila y Zanja. Viviendas. Reina y Campanario. Viviendas. 21 y O. Hotel Nacional. Galiano y Concordia. Teatro América. Zanja 668. Almacén. Además de estos, otros inmuebles del listado inicial, siguen pareciendo probables, pero no se pudo encontrar nada que demostrara esa afirmación, por lo que ahora se quedaron en una relación de posibles. Obispo 351.E. Frank Robins. Habana 365. E. del Valle Iznaga. Obrapía 215. E. Muñoz. Ave. de Bélgica # 301. Ave. de Bélgica y S. J. de Dios. Harry Brothers C. Monserrate 401. H. Monserrate. O´Reilly e/ Aguacate y Compostela. N City Bank of N. Y. Empedrado esq. Aguiar. E. Quiñones. O´Reilly 412-414. E. La Metropolitana. Estos edificios por una u otra razón, pueden poseer estructura metálica aporticada, ya sea porque la compañía constructora se especializaba en este tipo de estructura, o porque en otras construcciones análogas se pudo comprobar las características de los elementos portantes. La Purdy and Henderson en el edificio La Metropolitana y en el edificio Muñoz, y el Hotel Monserrate, ilustran esta afirmación. Se comprobó que inmuebles con las características necesarias para ser de estructura metálica, por su altura, esbeltez y fecha de construcción, resultan de

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hormigón armado, muestra de ello es el edificio Gómez Mena ubicado en la calle Obispo 302, de 9 pisos de altura y construido entre los años 1918 - 1921, siendo el de mayor altura de esa época en la zona de estudio. Purdy and Henderson Inc. Un aparte especial merece esta firma, pudiera decirse que es sinónimo de la estructura metálica, no sólo en La Habana, sino también en toda la isla. Su casa matriz, en la ciudad de Nueva York, instaló una sucursal en la Ciudad de la Habana, desde los albores del siglo XX. Poco a poco por la calidad de sus diseños y la seriedad de su ejecución, fue ganándose adeptos, hasta lograr la construcción de las más importantes obras de la época en la república. Esta firma no sólo construía, también diseñaba sus estructuras. Además de la Habana, tuvo representaciones en Chicago, Seatle, Montreal, San Juan de Puerto Rico, Puerto España, Isla de Trinidad y Santo Domingo. Obras en Cuba. ♦ Lonja del Comercio. ♦ Centro Gallego. ♦ Centrales telefónicas en: Habana, Vedado, Jesús del Monte y Santiago de

Cuba ♦ Banco del Canadá en: Habana, Caibarien, Camaguey, Sagua la Grande,

Santiago de Cuba, Manzanillo y Guantánamo. ♦ Banco Español de la Isla de Cuba. ♦ Hotel Telégrafo (interiores). ♦ Hotel Inglaterra (restauración). ♦ Hotel Plaza. ♦ Hotel Manhattan. ♦ Hotel Miramar. ♦ Compañía de Gas y Electricidad de La Habana (reedificación). Monte 1. ♦ Droguería Dr. Johnson Obispo y Aguiar. ♦ 3er piso para el Dr. Sarrá. Tte Rey y Compostela. ♦ Residencias: Marcos Carvajal B y 17, Rodríguez Capote 9 y 17, William Talbot K y 17. ♦ Habana Electric Railway, and Power Company. Éstas eran las obras en su haber hasta el año 1914, posteriormente se añadieron : ♦ El Capitolio Nacional. En el cual se utilizaron estructuras de acero para la cúpula compuesta por aproximadamente 1250 ton, de vigas CARNIEGE, fabricadas por la United States Steel Products Company y diseñadas por la Purdy and Herderson. ♦ Edificio La Metropolitana. ♦ Centro Asturiano. ♦ Edificio Muñoz. ♦ Edificio Barraqué. Es notable la magnitud de los inmuebles posteriores al año 14, símbolo de la consolidación de la firma y del prestigio alcanzado.

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CAPITULO II Este capítulo tiene como finalidad exponer de forma organizada un compendio de toda la información obtenida en la investigación que se realizó durante la búsqueda de datos sobre las edificaciones de estructura aporticada metálica. Este resumen de información antes mencionado, no constituye la simple suma de datos, ya sean de valor histórico, arquitectónico u otros, sino que se convierten en una importante herramienta de trabajo, necesaria a la hora de abordar las edificaciones y someterlas a los procesos de cálculos estructurales. Los inmuebles de estructuras metálicas presentan características diferentes en unos casos y similares en otros, se pretende en este capítulo describir algunos de estos edificios, es decir de aquellos que se obtuvo mayor número de datos e información y que resultan realmente interesantes. Se expondrán importantes características, por ejemplo, fechas de construcción, destino o función para la que fueron concebidos, rapidez de las construcciones, arquitectos que trabajaron en los proyectos o que estuvieron presentes a pie de obra, empresas constructoras a las que se confiaron las nuevas edificaciones, características de los espacios en los que serían enmarcados los inmuebles, transformaciones que sufrieron los proyectos originales, etc. Se debe destacar que además de la información anterior, se adicionarán también datos muy curiosos como por ejemplo, cantidad de materiales empleados en las construcciones desglosados en ladrillos, cabillas, puntillas, alambres, barriles de cemento, arena, piedra, piezas de terrazo, herrajes, etc., a los que se suman lugares de procedencia así como firmas reconocidas que también fueron proveedoras de materiales. En general este trabajo de recopilación de información se fundamenta en la revisión hecha a diferentes archivos, revistas, así como entrevistas y visitas realizadas a los distintos lugares. Inmuebles con estructura metálica. Teatro Payret. Los constructores fueron Adolfo A. Arellano y Eugenio Batista, este último también fue el

arquitecto de dicha edificación. El actual cine teatro Payret se edificó en el mismo emplazamiento donde estuvo ubicado su antecesor, la estructura de acero del techo del antiguo teatro, fue la primera de su clase que vino a Cuba. Fue fundida en acero belga, en Bélgica. Desde 1951 sirve de techo a una nave en Luyanó y se conserva en buen estado. Como dato curioso se añade que en la construcción del primitivo teatro Payret fueron empleadas piedras de las Murallas que defendían La Habana. La construcción de la nueva estructura de acero fue confiada a la American

Steel of Cuba cuyo aporte al engrandecimiento y belleza de La Habana quedó señalado en una serie de grandes edificios como son la Cuban Telephone Company sita en Águila y

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Dragones, el Hotel Nacional, el Hospital de Topes de Collantes,el Teatro América, el Gran Stadium del Cerro (Latinoamericano), el Stadium de la Tropical y el de la Universidad. Materiales utilizados: ♦ 555000 ladrillos del tejar El Calvario. ♦ 7100 quintales de cabillas. ♦ 29500 libras de puntillas. ♦ 9400 libras de alambre. ♦ 4650 barriles de cemento (de Cuba y de Puerto Rico). ♦ 1500 m3 de arena. ♦ 970 m3 de tercio. ♦ 685 m3 de piedra. ♦ cientos de m2 de pisos de terrazo (Luis Mion S.A) ♦ herrajes Lockwood (Rex- Tone S.A) ♦ Pinturas Super Kem- Tone. Sherwin Williams. Estación Central de Ferrocarriles.

A principios de enero de 1911 comenzaron las obras de la actual estación de ferrocarriles en los terrenos del antiguo Arsenal, que fueron adjudicados a la firma SNARE TRIEST y se llevaron a cabo por los arquitectos J. W. Sticknez y Mc Nicol, se inauguró el 30 de noviembre de 1912.

Centro Asturiano. El Palacio del Centro Asturiano de La Habana se apoya sobre pilotes de madera de 16m de longitud, sus columnas son perfiles H. Se emplearon 2064 t. de acero en su estructura. Fue proyectado por el arquitecto Manuel del Busto y el señor José Gómez Sala, se construyó en el año 1928. Amargura # 11 y San Ignacio # 58. Edificio Loriente y Hnos. Edificio destinado a almacén de tejidos, y oficinas por los Srs. Loriente y Hnos. Se construyó sobre suelo de arrecifes. Las fachadas son de cantería y los balaustres de cemento armado. Los sillares utilizados en la fachada de la planta baja son de las Canteras de Jaimanitas, con una resistencia de 76Kg/cm2

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El segundo y tercer nivel presentan en la fachada sillares de “La Bermeja” con resistencia a la compresión de 65Kg/cm2 y 47Kg/cm2 respectivamente Los muros colindantes de ladrillo y mampostería de piedra (caliza dura), muros interiores de ladrillo y hormigón armado 1:34, entre soportes de acero forjados de canales en pares

remachados. Las divisiones del segundo y tercer nivel son de ladrillos huecos y cemento armado. La cúpula y la torre conformadas con perfiles metálicos, sistema Monier. Las columnas del patio central con lucernarios son de acero forjado. Los pisos del sótano se hicieron con cemento Portland y arquitrabes de madera dura lo cual se repite en la planta baja, sobre base de concreto entre vigas de acero forjado I. Las vigas de acero y viguetas son de acero forjado de 1783 Kg/cm2. Las cargas para el primer piso o almacén se obtuvieron según la fórmula de Vicat y Rondelet y dio 185 libras/pie2.

Las dimensiones de los sillares son de 0.40 metros de alto y el ancho varía de nivel de 60 a 50 y a 40 para los tres niveles. Los muros de ladrillo de 0,44 y 0,30 y de 0,10 para divisiones y apoyos de acero. Capitolio Nacional. En el terreno donde actualmente se levanta el Capitolio Nacional se empezó a ejecutar el Palacio Presidencial. Las adaptaciones y modificaciones de esta construcción al Capitolio Nacional, fueron realizadas en los interiores del edificio por el arquitecto Mario Romañach y la planta y las fachadas por el arquitecto Felix Cabarrocas. Nuevas modificaciones al proyecto fueron encargadas por el Dr. Carlos Miguel de Céspedes, secretario de Obras Públicas a los arquitectos Emilio Govantes y Felix Cabarrocas. El contrato fue adjudicado a la casa Purdy and Henderson Co, constructora del palacio del Centro Gallego, del Centro Asturiano y los edificios de la Metropolitana, Banco de Gómez Mena, etc. El señor Leonard H. Browson era el presidente de la compañía. Esta firma iniciada originalmente en 1986, ganó gran fama en los Estados Unidos y se dedicó a proyectar y calcular la cimentación y estructura de acero de grandes edificios. En Cuba participó en el Hotel Plaza, el Equitable Trust Company y el Hall Iron Building y la reparación del Hotel Inglaterra, además del Diario de la Marina, el Centro Gallego, el Centro Asturiano y el edificio de ocho niveles La Metropolitana. Entre las características constructivas se tiene que la resistencia del suelo obtenida fue de 3 toneladas por cada pie cuadrado. Las vigas de las logias y del salón de los Pasos Perdidos, son perfiles I, en el primero de 15 pulgadas, de altura 38 cm y en el segundo de 18 pulgadas, 61 cm, reforzadas con planchas en las alas.

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El vestíbulo presenta vigas I de 24 pulgadas de altura (61cm) reforzadas también con planchas. Para la escalera de honor se usaron las mismas que para el vestíbulo. La cúpula salva una luz de 24 metros. La plataforma de la escalinata está conformada por cuatro arquitrabes compuesto cada uno por dos vigas de 24 pulgadas, con sus separadores de canales de 15 pulgadas. La biblioteca la sostendrán dos arquitrabes de acero de doble altura cada uno compuesto por una plancha de 78 pulgadas x 5/8 y dos angulares de 6¨x6¨x7/8, dos de 6¨x4¨x3/4¨ y dos planchas de 16¨x7/8¨ y dos de 10¨x3/4¨ en las pestañas, lo costoso de esta estructura motivó modificar el proyecto original que contemplaba el almacén de libros sobre la biblioteca. La longitud total del Capitolio es de 207, 40 m. Lonja del Comercio. Edificio situado en la calle Lamparilla # 2, esquina a Oficios, cuyo propietario fue Lonja del Comercio de La Habana, S. A.

Contó con los arquitectos Tomás Mur y José Mata en el proyecto y José Toraya en la dirección facultativa. La construcción del inmueble fue iniciada el 26 de abril de 1907 y terminada el 10 de febrero de 1909. Contando 5 niveles o plantas, la planta baja destinada a almacenes y bolsa y el resto de las plantas a oficinas. Posteriormente en el año 1952, se construye un entresuelo en la tercera planta sobre el salón de actos, así mismo ya se le había aumentado un sexto nivel en el año 1939. El proyecto fue elaborado por la firma Purdy and

Henderson. El sistema constructivo empleado en su fabricación es el “Steel Construction”, es decir una estructura de columnas y vigas de acero remachadas que soportan las paredes muros, tabiques, pisos y techos de los diferentes niveles, mientras que los techos y la cúpula que cubrían el patio central eran del sistema llamado de cemento reforzado, que no es más que el hormigón armado. En las paredes exteriores se utilizó la piedra fundida de cemento de la Stevens, fabricada por la Cuban Concrete Company .

Sus bases o cimentaciones descansaban sobre la roca viva, y en algunos casos, fue necesaria la colocación de pilotaje, a fin de encontrar dicha roca, lo que ocurrió sólo en seis o siete columnas. En sus cuatro fachadas se utilizaron elementos propios del Renacimiento español, mientras la principal fue realizada con un cuerpo central, formado por un pórtico de tres arcadas, colocado sobre pilares almohadillados de sección rectangular. El edificio en su época, representó una revolución en las construcciones de La Habana, por sus dimensiones y la técnica utilizada en su fabricación así como por el tiempo en que se llevó a cabo.

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Edificio Torregosa. Edificio ubicado en la calle Obrapía # 367 esq. Compostela. Construido entre los años 1908 y 1909 cuyo propietario fue el señor Ramón Torregosa. En su inicio se construyó de dos plantas: la primera para almacenes de la compañía y la segunda para oficinas de la propia empresa. El proyecto es, al parecer, del maestro de obras Pedro Iduate y Petit, quien aparece como director facultativo de la obra. Se utilizó un solar con un área de 371,25m2. En la estructura se utilizaron vigas de doble T. En su decoración se mezclaron diferentes elementos del lenguaje clásico, haciendo énfasis en la utilización de balaustradas en los balcones, así como columnas, pilastras y molduras en puertas y ventanas. En 1916 se añadió un tercer piso y un poco después el cuarto, destinados ambos a despachos, de manera que en 1919 ya el edificio tenía cuatro plantas. Banco Gelats. Edificio ubicado en las calles Aguiar y Lamparilla. Construido entre los años 1908 - 1910,

cuyo propietario fue el señor Narciso Gelats. La construcción del inmueble fue puesta en manos de la compañía Krajewski and Pessant. El diseño de la edificación se le atribuye al arquitecto Luis Dediot. En su fachada reina el eclecticismo y prevalece un gusto por el arte griego, visible en las pilastras y el cornisamento. Los materiales utilizados, Mármoles, madera y herrajes, contribuyen a darle una suntuosidad muy conveniente para la función a la que estaba destinado.

Edificio Llatta. Edificio en la calle Aguiar entre Tte Rey y Muralla. Construido entre los años 1914 - 1915 y cuyo propietario era el señor Aurelio Llatta. Esta edificación se construyó para almacenes y oficinas. Se elevó cinco pisos sobre un área de 400m2. Para construirlo se utilizó una estructura de acero protegida con una capa gruesa de hormigón hidráulico. El muro de la fachada se elaboró de piedra de sillería y el resto de ladrillo. La fachada estaba dividida en tres cuerpos. El primero en forma de basamento correspondía al primer piso, el segundo cuerpo lo formaban los pisos segundo, tercero y cuarto, separados mediante un alero grueso del quinto piso, que terminaba rematado por una moldura más fina.

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Aunque como arquitecto facultativo de las obras aparece J. Ramírez, los dibujos de los planos están firmados por Mario Romañach. Edificio Banco H. Upman. Edificio ubicado en la calle Amargura # 53 entre Mercaderes y San Ignacio. Construido entre el mes de abril de 1902 y el mes de enero de 1904. Cuyo propietario fue la sociedad H. Upman. Fue el primer edificio construido en La Habana, destinado a banco y oficinas. Los planos de la obra aparecen firmados por Luis Dediot. Trabajó como maestro de obras Joaquin Subirana. Fue llevada a cabo por la Compañía Contratista Krajeswski and Pessant. El inmueble constaba de dos plantas, con un puntal de 15 metros, distribuido de la siguiente forma, 8 metros planta principal y 7 metros el primer piso. La armazón era de hierro y el exterior de cantería labrada muy sólida. Las fachadas estaban trabajadas con una decoración muy sencilla, basada en lo fundamental, en la utilización de la piedra de cantería, la colocación de grandes ventanales con rejas en la planta baja y balconcillos también de hierro en la planta alta. Edificio Royal Bank Of Canada.

Edificio ubicado en la calle Obrapía # 257,construido entre los años 1903 - 1904 y cuya propiedad correspondía al Royal Bank of Canada. El proyecto de dicho inmueble fue confiado al arquitecto José F. Toraya. El edificio constaba de dos pisos, el inferior destinado al banco y el superior a despachos particulares. En 1911 se le añadieron algunos cuartos sobre el segundo piso. La estructura de la obra era de acero y fue calculada y montada por la Purdy and Henderson. La fachada tomaba la forma de piedra natural y jerarquizaba la entrada un arco colosal que determinaba el vestíbulo. En su interior, la construcción mostraba solidez y elegancia en la utilización de ornamentos y materiales lujosos.

Edificio Casteleiro y Vizoso. Edificio ubicado en las calles Lamparilla y Oficios. Construido entre los años 1905 y 1907. Pertenecía a la Compañía Casteleiro y Vizoso. El diseño, la dirección y la construcción de la obra estuvo a cargo del maestro de obras Juan José Gómez Salas. La construcción se levantó sobre un área de 878,96 m2. La superficie total construida de 1988,88 m2 , abarca tres pisos, con una altura de 14,51 metros, de los cuales, 5,28 correspondían al puntal de la

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planta baja. Edificio Compañía El Iris. Construido entre los años 1906 - 1908, pertenecía a la Compañía El Iris. El edificio constaba de dos pisos y la superficie total construida era de 1275 m2 y se llevó a cabo en veintiséis meses. La altura total del edificio era de 10,29 metros y su fachada fue conformada con cantería. Edificio Banco Nacional. Ubicado en la calle Obispo #211 entre Cuba y San Ignacio. Pertenecía al Banco Nacional y su fecha de construcción fue entre los años 1907 y 1919. En 1907 se termina el edificio original, cuyo proyecto, firmado por el arquitecto José F. Toraya, fue llevado a cabo por la Compañía Purdy and Henderson, que utilizó como maestro de obras a Andrés Balaguer y después de esa fecha a Pedro Iduate. Su estructura era de acero mientras que la cimentación, las cubiertas y los pisos eran de hormigón, y los paneles de ladrillo, a excepción de las fachadas, en los que se utilizaron mármol y piedra labrada. La superficie total construida en esta primera fase fue de 2135m2 aproximadamente, y se

llevó a cabo en veintiún meses. Sobre un solar de esquina de alrededor de 427m2 se levantaron cinco pisos con una altura total de 24,69 metros. La fachada principal daba por la calle Obispo y estaba compuesta por elementos clásicos que recordaban la arquitectura griega. En 1918 se procedió a construir un anexo que duplicaba el área existente, lo que se consiguió en 26 meses aproximadamente, manteniéndose la estructura y decoración del edificio original. La Purdy and Henderson, se ocupó también

de estas obras de ampliación. En la actualidad es la Sede del Comité Estatal de Finanzas. Edificio María Luisa Gómez Mena. Ubicado en las calles Tte Rey y Mercaderes. Construido en el año 1909 y su propietaria fue la señora María Luisa Gómez Mena. El edificio ocupó un solar situado en uno de los ángulos de la Plaza Vieja. Su fachada fue diseñada a partir de diversos elementos de la arquitectura clásica . La entrada principal la tiene por el ángulo de la esquina cortado en línea recta, y la parte de la fachada que da a la Plaza Vieja se adelantó hacia la misma, con una galería aporticada que trataba de armonizar con el conjunto.

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CAPITULO III Revisión Estructural. Ejemplo de Cálculo. Se seleccionaron como muestras que prueben la hipótesis de trabajo, dos edificios entre todos los que poseen la estructura del tipo analizada. Se escogieron los siguientes inmuebles: 1. Oficios # 104 e/ Lamparilla y Amargura. 2. San Pedro # 310 e/ Sol y Santa Clara. El primero es un inmueble de oficinas para alquiler y en la planta baja se ubica una Zona Postal. El segundo de ellos es de viviendas, un antiguo hotel transformado que presenta en la planta baja una tienda de la cadena Habaguanex S.A. Se seleccionaron estos dos por ser entre todos los de mayor altura y a su vez los más lesionados, no siendo, además edificios de gran trascendencia, a los que se les hayan efectuado repetidos análisis, o no sean representativos, como por ejemplo, el Capitolio, que es único. A continuación se muestra el análisis estructural de ambos inmuebles. Oficios # 104. a) Características del inmueble. Edificio de 8 pisos de altura, aporticado, con intercolumnios de 4m, las luces de las vigas son de 7,12m, 4m y 6,2m respectivamente. El puntal de la planta baja es de 6m y el del resto de los niveles es de 3,85m. Los entrepisos son de hormigón armado, los tabiques divisorios de ladrillo, el piso de mosaico y la impermeabilización es por enrajonado y soladura. b) Características de la estructura. Las columnas están conformadas por perfiles H, revestidos con planchas en las alas, siendo el peralto de la sección por nivel variable, desde un H -30 en planta baja a un H -15 en el último nivel, las vigas están formadas por perfiles I, en unos casos de 50cm de alto y en otros de 30cm. Todas las uniones son remachadas ya sean columna-columna, columna-viga o perfil-plancha. c) Cargas utilizadas. Peso del acero = 7850Kg/m3 Peso del hormigón armado = 2400Kg/m3 Peso del relleno = 1800Kg/m3 Peso del mortero = 2000Kg/m3 Peso del relleno + mortero + piso = 200Kg/m2 Espesor de las losas de hormigón = 12cm Carga de uso = 200Kg/m2 Cargas de tabiques = 150Kg/m2 Para los elementos de la planta baja se tuvo en cuenta la reducción de la carga de uso en un 30% para todo el inmueble. d) Patologías estructurales detectadas. ♦ Columnas agrietadas de arriba a abajo en todos los niveles. ♦ Vigas agrietadas longitudinalmente. ♦ Losas de hormigón armado muy deterioradas, con pérdidas del recubrimiento, pérdida

de sección del acero de refuerzo e inclusive, el desprendimiento de éste. e) Solicitud planteada. Necesidad de revisar las columnas, apuntalando de manera tal que:

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♦ Se garantizara la estabilidad del edificio por muy dañadas que estuvieran las columnas. ♦ Se pudiese trabajar alrededor de éstas para su reparación. ♦ Se utilizara la menor cantidad de madera posible. f) Diseño del apuntalamiento. Se diseñó el apuntalamiento en base a las características del pino, de resistencia media, analizando primeramente la variante de puntales independientes, de 4¨x4¨ de sección y en segunda instancia, grupos de 4 puntales debidamente trancados entre si, siendo esta última la que se utiliza en definitiva. Resistencia a la compresión del pino. R’km = 500 Kg./cm2 ϒm = 8 R’*m = Rk/ϒm = 500/8 = 62,5 Kg/cm2 Como es para apuntalamiento y trabajos de corta duración, no se consideran pérdidas por cargas de larga duración. Coeficiente de pandeo. ϕ = 1/ [(1/1300 )(l/d)2 +1] donde: l = longitud libre del puntal (sin arriostres). d = ancho de la sección perpendicular al plano analizado. l = 3,00m d = 0,10m ϕ = 0,59m Cálculo de la resistencia del palo. R’*r = R’∗m x ϕ = 62,5 x 0,59 = 36,87Kg/cm2 Carga que soporta un palo. Nresist. = Ap x R’∗r = 10cm x 10cm x 36,87 = 3687Kg Carga actuante por metro cuadrado. q* = 846Kg/m2 Número de niveles considerado = 6 q*r = 846 x 6 =5076Kg Se necesitan casi 1,5 palos por metro cuadrado 5076/3687 = 1,38 Las columnas más solicitadas están afectadas en un área tributaria de 22m2. Se necesitarán unos 30 palos para descargar una columna. 1,38 palos x 22m2 = 30,36. Otra manera de cálculo. Nact. = 846Kg/m2 x 22m2 x 6 niveles = 111672Kg # de puntales = 111672/ 3687 = 30,3 = 31 palos. Como esto es impracticable se cambió el tipo de apuntalamiento, utilizando grupos de 4 puntales espaciados a 20cm cada palo del contiguo y arriostrados entre ellos cada 30cm. Nuevo cálculo de ϕ. l = 5,30m d = 0,30m ϕ = 0,81 Carga que puede asumir un grupo de puntales Ngp = 4 palos x 10cm x 10cm x 62,5 x 0,800 = 20160Kg Se necesitarían:

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111672kg/20160Kg = 5,5 = 6 grupos de puntales En total 24 palos. Como todavía se utiliza mucha madera se realizan las siguientes consideraciones. Toda la carga permanente existe y la columna la está soportando, por lo tanto el nivel de daño, por muy grande que sea, permite asegurar que la columna es capaz de tomar una parte de la carga. Colocando 4 grupos de puntales, éstos tomarían 20160Kg x 4 grupos = 80640Kg Por lo tanto la columna debe tomar 111672 - 80640 = 31032Kg Aproximadamente un 28 % de la carga total. Se ha supuesto que el perfil existente es un H-30 de área 100cm2 Considerando una resistencia del acero de 1500Kg/cm2 tenemos que: 31032Kg - carga que debe soportar la columna después de apuntalada 31032/1500 = 20,69cm2

% de la columna que se necesitaría - 21% Por muchas pérdidas que haya tenido, nunca serían del orden de 79%, por lo que se acepta este apuntalamiento, e inclusive se considera que es un criterio conservador y se coloca un puntal bajo cada una de las cuatro vigas a un metro de distancia de la columna, considerando además, que los perfiles metálicos en las vigas son capaces de soportar en voladizos de un metro, las cargas que pudieran surgir por deformaciones de la columna. Cargas sobre la viga más solicitada: Longitud total = 4m Cargas = 846Kg/m2 q = 846 x 4 = 3384Kg/m M =1/2 x 3384(1)2 = 1692Kg-m Considerando el perfil I-30 W = 472cm σ = 169200/ 472 = 358Kg/cm2 una tensión muy cómoda que implica iguales criterios para las columnas. Así se hizo la revisión por cada nivel, considerando la carga para cada uno: Tabla # 1. Puntales.

.NIVEL CARGA CANTIDAD DE PUNTALES

CARGA QUE RESISTE EL APUNTALAMIENTO

2 93060 4 GRUPOS DE 4 PALOS

80640

3 74448 4 GRUPOS DE 3 PALOS

69000

4 55836 4 GRUPOS DE 3 PALOS

69000

5 37224 4 GRUPOS DE 2 PALOS

28000

6 18612 4 GRUPOS DE 1 PALO

14000

Resistencia de un grupo de puntales para estos niveles que tienen un puntal de 3,2m bajo viga l =3,20m d = 0,30m ϕ = 0,92

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Resistencia de un grupo de puntales = 4 palos x 10 x10 x 62,5 x 0,92 = 23000 93060/23000 = 4,05 grupos de puntales ( se mantienen igual que el nivel inferior). Para el tercer nivel : Se mantiene ϕ = 0,92 Se modifican los grupos de puntales, eliminándoles un palo. Resist. de un grupo de puntales = 3 palos x 10 x10 x 62,5 x 0,92 = 17250 Cantidad de grupos de puntales = 74448 / 17250 = 4,31. Se mantienen 4 grupos. Se recuerda que aunque el diseño pide siempre más de 4 grupos, se hizo la consideración de que la columna es capaz de soportar un porciento de las cargas. Para el cuarto nivel . Modificando ϕ l = 3,2m d = 0,1m ϕ = 0,56 Resistencia del grupo de 2 puntales para este nivel. 2 puntales x 10cm x 10cm x 62,5 x 0,56 = 7000Kg # de puntales = 55836/ 7000 = 7,97 grupos, no se acepta. Se mantienen los cuatro grupos de 3 puntales, igual que para el nivel inferior. Para el quinto nivel. # de puntales = 37224/ 7000 = 5,31 grupos, de dos puntales. Colocando cuatro, la columna debe absorber una carga de : 7000 x 4 = 28000 carga de los puntales. 37224 - 28000 = 9224 Kg., un 24% de la carga. Este se acepta. Para el sexto nivel: Modificando ϕ l = 3,2 m d = 0,1 m ϕ = 0,57 Un palo soporta = 1 x 10cm x 10cm x 62,5Kg/cm2 x 0,56 = 3500Kg. # de palos = 18612 / 3500 = 5,3 palos, por tanto se colocan 4 palos. La columna tomará lo siguiente: palos = 4 x 3500 = 14000 columna = 18612 - 14000 = 4612Kg. Esto representa el 25% y es aceptable. Los grupos de puntales van obligatoriamente colocados unos sobre otros, de un nivel a otro, para no introducir esfuerzos no previstos en la estructura. g) Revisión de la estructura metálica. En esta situación se procede a desvestir las columnas dañadas con una secuencia establecida y se comprobará cuales son los perfiles y elementos realmente utilizados. Con estos datos se obtuvieron las secciones reales y sus características geométricas. ( tabla # 2)

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Tabla # 2 Características geométricas PERFIL PESO

Kg/ml Ix cm4

Wx cm3

A cm2

Sx cm3

rX cm

d cm

H-30+PL 330 93191 5824 420 465 14,89 3,0 H-25(10”X10”) 167 29914 2069 212 481 11,88 2,0 H-20(8”X8”) 100 11313 989 127 271 9,44 1,8 H-15(6”X6”) 76 5098 566 97 200 7,24 1,6 I-50(20”X7”) 142 66584 2663 178 2622 19,00 1,5 I-30(12”X51/4”) 75 12553 836 94 824 11,00 1,2 I-20(8”X4”) 35 2672 267 43 262 7,00 1,0 La determinación de las tensiones admisibles de los elementos se tomó de los manuales de la época, obteniéndose los valores que se ofrecen en la tabla # 3. Tabla # 3 Módulo de elasticidad. MATERIAL PESO

Kg/m3 Tensión - Compresión

Cortante

HIERRO FUNDIDO 7209 1056820,30

422728,00

HIERRO FORJADO 7689 1902276,53 704546,90 ACERO MEDIO 7850 2113640,60 845456,20 Tabla # 4 Límite de proporcionalidad. MATERIAL TENSIÓN-COMPRESIÓN CORTANTE HIERRO FUNDIDO No está bien definido No está bien definido HIERRO FORJADO 2136,0 1268,20 ACERO MEDIO 2465,90 1479,60 Tabla # 5 Resistencia última.(kg\cm) MATERIAL TENSIÓN COMPRESIÓN CORTANTE HIERRO FUNDIDO 1409,00 5636,00 - HIERRO FORJADO 3522,00 2184,00 2818,00 ACERO MEDIO 4227,00 2818,10 3382,00 Para la determinación de las solicitaciones sobre cada elemento se tomaron tres estados de carga. 1. Carga permanente. 2. Carga de uso. 3. Cargas de viento. Se realizaron tres combinaciones. 1. Carga permanente + Carga de uso. 2. Carga permanente + Carga de uso + Carga de viento. 3. Carga permanente + Carga de viento (Para el caso de oficinas) Coeficientes de mayoración. Cargas permanentes : 1,2 y 1 (Cuando es con viento) Cargas de uso :1,4 y 1 (Cuando es con viento) Cargas de viento : 1,3. Para cada inmueble se analizaron dos tipos de pórticos, el primero, de cuatro columnas por nivel, es el ubicado en los extremos de los edificios, y el segundo, de dos columnas por nivel, es el que rodea el patio central.

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Como el objetivo es demostrar que estos edificios son readaptables a funciones varias, se analizó sólo la estructura metálica, sin tener en cuenta el aporte que pudieran dar los muros de fábrica confinados entre vigas y columnas de acero. De cada combinación se extrajeron los elementos más cargados, por tipo de perfil. Se observa que la combinación CP + CV no brindó, en ningún caso condiciones extremas. El resumen de las solicitaciones se encuentra en la tabla # 4 para el pórtico 1 y en la tabla # 5 para el pórtico 2. Tabla # 4. Solicitaciones por elementos Pórtico # 1. COMBINACION ELEMENTOS MOMENTOS

Ton x m CORT. Ton

AXIAL Ton

CP + CU + CV. Columna 4 33,72 7,32 113,45 Columna 8 16,23 7,41 98,20 Columna 16 14,91 7,34 67,00 Columna 24 12,14 6,25 36,86 Viga 33 26,41 14,77 - CP + CU Columna 1 14,16 3,78 116,30 Columna 3 2,7 0,51 125,8 Columna 5 11,4 5,10 100,00 Columna 16 11,08 5,70 72,75 Columna 24 11,3 5,67 41,54 Viga 37 23,17 16,78 0,01 Tabla # 5. Solicitaciones por elementos. Pórtico # 2. COMBINACIÓN ELEMENTOS MOMENTO CORT. AXIAL CP + CU + CV Columna 2 70,26 13,51 115,54 Columna 4 35,10 12,60 93,90 Columna 8 20,10 8,70 55,60 Columna 12 8,67 4,35 24,30 Viga 15 45,89 21,17 0,94 CP + CU Columnas 1 y 2 7,02 1,87 95,2 Columnas 3 y 4 5,58 2,80 81,49 Viga 5 12,22 13,43 0,92 Para la revisión de los perfiles, tanto en columnas como en vigas, se utilizaron los algoritmos y fórmulas vigentes en la Norma Cubana Cálculo de estructuras de acero A continuación se ejemplifica el análisis para una columna, la # 2 del pórtico # 2 en la combinación CP + CU +CV y para la viga # 15 del mismo problema. Revisión de la columna. Solicitaciones. Momento = 7026000 Kg. x cm Cortante = 13510 Kg. Axial = 115540 Kg. Esquema de la sección (fig. # 1) Para el cálculo de las características geométricas, se localizaron catálogos de la época, que contemplaban secciones similares a las reales, y se tomaron los datos necesarios para el cálculo de la sección definida Perfil + Plancha.

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Datos del perfil H - 30. Área = 360 cm2 Ix = 78771 cm4 Sx = 2025 cm3 rx = 14,8 cm Wx = 5251 cm3

Iy = 24545 cm4

Sy = 1526 cm3

ry = 8,26 cm Wy = 1636 cm3 Obteniendo de las características geométricas de la nueva sección. Área = 360 cm2 + 30 cm x 1cm x2 = 420 cm2. Cálculo del momento de inercia. Se considera como elemento I el perfil H y como elemento II las planchas añadidas. It = I0 + AX2 ELEMENTO I0 cm4 A cm2 X CANT. INERCIA cm4 I 78771 360 0 1 78771 II 2,5 30 15,5 2 14420 I0 plancha = (30 X 13)/ 12 = 2,5 cm4 Inercia total = 78771 + 14420 = 93191 cm4 Cálculo del módulo de sección o momento resistente Wr. Wr = (Ix x 2)/ h = 5824 cm3 Cálculo del momento estático Sx Sx(plancha) = A x = 30 cm 2 x 15,5 cm = 465 cm3 Cálculo del radio de giro. rx = (I/A)1/2 = 14,89 cm. Cálculo de las propiedades con respecto al eje Y. Momento de inercia Iy Iy = Iy perfil + 2 Iy plancha Iy plancha = (1 x 303)/ 12 = 2250 cm4 Iy = 24545 + 2 (2250) = 29045 cm4 Cálculo de Wy Wy = I/ (h/ 2) = 29045 / 15 = 1936 cm3 Cálculo del momento estático. Sy = Sy perfil + 2Sy plancha Sy plancha = ( A plancha/ 2) x Y = 15 cm2 x 7,5 cm = 112,5 cm3 Sy = 1526 + 2 (112,5) = 1751 cm3 Cálculo del radio de giro. ry = ( I/A)1/2 = 8,32 cm. Resumen de las características geométricas de la sección compuesta: A = 420 cm2 Ix = 93191 cm4 Wx = 5824 cm3 Sx = 2490 cm3 rx = 14,89 cm Iy = 29045 cm4 Wy = 1936 cm3 Sy = 1751 cm3

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rey = 8,32 cm El puntal de la columna es de 5,2 m. Cálculo de las esbelteces. l = L / r lx = 520 cm / rx = 520/ 14,89 = 34,9 ly = 520 / 8,32 = 62,5 Búsqueda de ϕ. ϕx = 0,924 ϕy = 0,8075 Cálculo de las tensiones de compresión. σc = 115540 Kg/ (420 cm2 x 0,8075) = 340 Kg/ cm2 Cálculo de las tensiones debidas al momento. σ = 7026000 Kg x cm/ 5824 cm3 = 1206 Kg/ cm2 Obtención de σ1 y σ2 σ 1 2 = σc ± σ σ1 = 1546 Kg/ cm2 (compresión) σ2 = - 866 Kg/ cm2 (tracción) Cálculo de tensiones tangenciales. N = 13510 Kg τ = (13510 Kg x 2490)/ (93191 x 3) = 120 Kg/ cm2 Cálculo de las tensiones combinadas. σcomb = (σ1

2 + 3τ2)1/2 = (15462 + 3(120)2 )1/2 = 1559. La tensión resistente característica es de 2400 Kg/ cm2. Ra* = 2400/ 1,10 = 2181 Kg/ cm2 La tensión actuante es menor en un 26%. Tómese en cuenta que, además, se cogió una longitud de pandeo igual a la longitud real, cuando en realidad se pudo tomar una menor (0,7L). Revisión de la viga. Características geométricas del I-50. A = 178 cm2 Ix = 66584 cm4 Sx = 2622 cm3

Wx = 2663 cm3

rx = 19 cm d = 1,5 cm Iy = 2102 cm4 Wy = 247 cm3 Sy = 229 cm3 ry = 3,43 cm Solicitaciones. Momento = 4589000 Kg/ cm2 Cortante = 21170 Kg Revisión de la estabilidad total de la viga (pandeo lateral o alabeo) Luz = 7,2 m b = 0,17 m (ancho del ala comprimida) L/ b = 720/ 17 = 42. Es mayor de lo permisible.

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Cálculo de ϕv

ϕv = ϕ( Iy / Ix) ( h/L )2 x 103 = 5,71 (2102/ 66584) (50/720)2 x 103 = 1,25 ϕα α = 1,54( It / Iy )( L/ h)2 = 1,54 356/ 2102 (720/50)2 = 37,5 It = Σ (b x δ3/ 3) 1,3 = 1,3/3 (30 x 2,33 + 45 x 1,273 +30 x 2,33) = 356 para α = 37,5, ϕ = 5,71 Como ϕ> 0,85 se selecciona ϕ‘

v Para ϕv =1,25 ϕ‘v = 0,957 Diseño a flexión ya consideradas las reducciones por pérdida de estabilidad. σ = M / Wϕ = 4589000/ (2663 x 0,957) = 1800 Kg/ cm2 τ = (N x Sx)/(b x Ix) = (21170 x 2622)/(1,5 x 66584)=555 Kg/cm2 σcomb = (σ2 + 3 τ2)1/2 = 2040 Kg/ cm2 La tensión resistente es de 2181 Kg/ cm2 La viga resiste un 7% más . De esta manera se procedió con todas las vigas y columnas que ofrecían posibles combinaciones críticas, para cada combinación en cada pórtico, reflejándose estos resultados en las tablas 6 y 7. Tabla # 6. Tensiones resultantes. Pórtico 1. Combinación Elemento σf

Kg/cm2 σc Kg/cm2

σ1 Kg/cm2

σ2 Kg/cm2

τ Kg/cm2

σcomb

Kg/cm2 CP+CU+CV COLUM. 4 668 334 1032 -304 50 1035 COLUM. 8 784 485 1269 -299 60 1273 COLUM.16 1507 541 2048 -966 88 2053 COLUM.24 2144 380 2524 -1764 122 2532 VIGA 33 991 - - - 661 1514 CP+CU COLUM.1 281 365 646 84 4 646 COLUM.3 53 471 524 418 34 527 COLUM.5 551 471 1030 -80 91 1011 COLUM.16 1120 572 1692 -548 68 1696 COLUM.24 1996 428 2424 -1568 111 2431 VIGA 37 870 - - - 660 1436 Tabla # 7. Tensiones resultantes. Pórtico 2. Combinación Elemento σf σc σ1 σ2 τ σcomb. CP+CU+CV COLUM.2 1206 340 1546 -866 120 1559 COLUM.4 1696 443 2139 -1253 101 2146 COLUM.8 2032 438 2470 -1594 104 2476 COLUM.12 2109 303 2412 -1806 115 2420 VIGA15 1800 - - - 555 2040 CP+CU COLUM.1Y

2 139 299 438 160 12 438

COLUM.3Y4

269 384 653 115 22 654

VIGA 15 479 - - - 352 775 En las tablas se puede notar que en general las tensiones son admisibles, con un amplio rango de seguridad, sobre todo en las combinaciones de carga permanente más carga de uso.

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Las tracciones siempre son valores menores que las compresiones, por lo que no constituyen los casos críticos. Esto se destaca, pues es más sencillo, en general, reforzar los elementos ante la compresión y el pandeo que ante los esfuerzos de extensión. San Pedro 310. a) Características del inmueble. Edificio de siete pisos de al altura, aporticado, con intercolumnios de 3,20m. Las luces de las vigas son de 3,4m, 3,6m y 3,4m respectivamente. El puntal de planta baja es 5,7m, el segundo nivel tiene 5m, el tercero 4,70, el cuarto 4m, el quinto 3,70m y el sexto y séptimo nivel 3,6m. Los entrepisos son de viga y losa, los tabiques divisorios y paredes de cierre, de ladrillos , el piso de mosaicos y la impermeabilización de enrajonado y soladura. b) Características de la estructura. Las columnas son de perfiles H, de 20cm en la planta baja y 15cm en el resto de los niveles. Las vigas están formadas por perfiles I de 50, 30 y 20cm de peralto. Todas las uniones son remachadas, ya sean columna - columna o columna - viga. c) Cargas utilizadas. Son las mismas que para el edificio de Oficios 104 descrito anteriormente en este capítulo. d) Patologías estructurales detectadas. ♦ Pérdida de sección en vigas del portal. ♦ Pérdida del recubrimiento (grave) en una columna de planta baja, que pudiera indicar un fallo estructural. ♦ Caída de la parte inferior de las losas. ♦ Muros desprendidos. ♦ Pérdida de sección generalizada en los perfiles del sistema viga y losa. ♦ Fallo grave de la estructura de hormigón armado del último nivel. ♦ Pérdida del recubrimiento en vigas y columnas en todos los niveles. ♦ Deformación de entrepisos. ♦ Grietas en muros. ♦ Pisos hundidos. d) Solicitud planteada. Apuntalar el edificio, descargando la columna afectada, de manera que permita revisión y toma de decisiones. Determinar si el edificio es capaz de soportar las cargas. e) Diseño del apuntalamiento. Carga que baja por la columna a descargar = 67,9 toneladas. Se utilizaron 2 grupos de puntales de 4 cada uno. Un grupo de puntales soporta cada uno 11,2ton. Carga restante 67,9 - 11,2 = 56,7ton. De esta carga se tomará una parte con 8 puntales independientes. Carga que soporta un palo = 3,7ton. Carga que soportan 8 palos = 29,6ton. Carga restante = 56,7 - 29,6 = 27,1ton. % de la carga que debe soportar el perfil = 40 %. Se acepta por las mismas razones que el caso del edificio anteriormente analizado. Distribución de puntales por nivel.

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NIVEL CANTIDAD DE PUNTALES 1 2 GRUPOS DE 4 PUNTALES 2 2 GRUPOS DE 4 PUNTALES 3 2 GRUPOS DE 3 PUNTALES 4 2 GRUPOS DE 3 PUNTALES 5 2 GRUPOS DE 2 PUNTALES 6 2 GRUPOS DE 1 PUNTAL El perfil que forma la columna es un H-20 A = 127cm2. Carga que puede soportar a compresión = 267ton. Debe soportar 27,1ton aproximadamente el 10 % de sus posibilidades. Es aceptable el apuntalamiento. f) Revisión de la estructura metálica. Se determinó, por inspección visual, los perfiles que componen la estructura. Tabla # 8. Perfiles. Edificio San Pedro 310. PERFIL PESO

Kg/ml Ix cm4

Wx cm3

A cm2

Sx cm3

rx cm

d cm

H-20+PL 167 29914 2393 212 450 11,86 1,80

H-15+PL 100 11313 989 127 271 9,44 1,60 H-50 142 66584 2663 178 2622 19,00 1,50 H-30 75 12553 836 94 824 11,00 1,20 H-20 35 2672 267 43 262 7,00 1,00 Tabla # 9.Solicitaciones por elementos.Pórtico # 3.San Pedro 310.

COMBINACIÓN ELEMENTO MOMENTO Ton x m

CORTANTE Ton

AXIAL Ton

CP+CU+CV COLUM. 3 33,65 8,75 73,73 COLUM. 4 28,80 6,33 92,01 COLUM. 7 20,56 7,77 61,96 COLUM. 8 15,87 5,73 74,81 VIGA 34 24,09 16,91 - CP+CU COLUM. 2 1,10 0,54 81,33 COLUM. 3 2,01 0,54 80,92 COLUM. 6 1,42 0,65 68,15 COLUM. 9 4,29 1,83 54,28 VIGA 41 10,73 11,31 -

Tabla # 10. Solicitaciones por elementos. Pórtico # 4. San Pedro 310. COMBINACIÓN ELEMENTO MOMENTO CORT. AXIAL CP+CU+CV COLUM. 1 95,55 17,76 48,99 COLUM. 2 91,95 14,92 132,06 COLUM. 4 45,96 12,39 104,44 VIGA 16 46,78 31,77 2,57 CP+CU COLUM. 1 Y 2 2,18 0,57 50,70 COLUM. 3 Y 4 1,44 0,53 43,4 VIGA 15 3,42 7,10 -

Con estas solicitaciones y los algoritmos de la Norma Cubana se hallaron las solicitaciones sobre los elementos.

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Tabla # 11. Tensiones resultantes. Pórtico # 3 COMBINACIÓN ELEMENTOS σF σC σ1 σ2 τ σ

COMB. CP+CU+CV COLUM. 3 1406 348 1754 -1058 73 1758 COLUM. 4 1203 434 1637 -769 53 1640 COLUM. 7 2078 487 2565 -1591 116 2572 COLUM. 8 1604 589 2193 -1015 85 2197 VIGA 34 904 - - - 443 1185 CP+CU COLUM. 2 46 383 429 337 4,5 429 COLUM. 3 84 382 466 298 4,5 466 COLUM. 6 144 536 680 392 10,0 680 COLUM. 9 434 427 861 -7 28,0 862 VIGA 41 403 - - - 297 653 Tabla # 12. Tensiones resultantes. Pórtico # 4. COMBINACIÓN ELEMENTOS σF σC σ1 σ2 τ σ

COMB. CP+CU+CV COLUM. 1 3992 231 4223 -3761 148 4230 COLUM. 2 3842 622 4464 -3220 124 4469 COLUM. 4 4647 822 5469 -3825 185 5497 VIGA 16 1756 - - - 186 1785 CP+CU COLUM. 1 Y 2 91 239 330 148 5 330 COLUM 3 Y 4

. 145 342 487 197 2 487

VIGA 15 128 - - - 187 348 Nótese que las tensiones finales en la combinación CP+CU están muy lejanas de las tensiones de diseño y sin embargo, en la combinación donde interviene la carga de viento, los valores obtenidos son realmente exagerados. Es obvio que el análisis responde a soluciones de trabajo integral de toda la estructura, como se verá a continuación. Corriendo el edificio San Pedro # 310 por los modernos programas de cálculo, que consideran el trabajo integral de toda la estructura, se obtuvieron las siguientes solicitaciones. Tabla # 13 ELEMENTO MOMENTO

Ton x m CORTANTE Ton

AXIAL Ton

COLUMNA B-1 25,42 10,18 24,03 COLUMNA B-4 23,01 7,48 127,31 COLUMNA G-4 23,28 7,50 117,61 VIGA 9,16 - - Con estas solicitaciones y las características geométricas de los elementos se obtuvieron las tensiones actuantes. Tabla # 14 ELEMENTO σF σC σ1 σ2 τ σCOMB. COLUMNA B-1 1062 113 1175 949 85 1184 COLUMNA B-4 961 600 1561 361 62 1564 COLUMNA G-4 972 554 1526 418 62 1529 VIGA - - - - -

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Compárese la columna 2 de la tabla 12 con la columna G-4 de la tabla 14 (es la misma) en el primer caso la tensión final es de 4469 Kg/ cm2 y en el segundo es de 1529 Kg/ cm2.

La disminución equivale a 4469/1529 = 2,92 veces, casi 3 veces. Es obvio que esta disminución sólo ocurre frente a la combinación donde esta presente la carga de viento, en la que es más efectivo el trabajo del edificio como un todo. En tablas anteriores se ha comprobado que las tensiones obtenidas producto de las combinaciones ante carga vertical, están muy distantes de las tensiones admisibles. Utilizando las solicitaciones obtenidas en la tabla # 13 y con las características geométricas reales descritas en el capítulo 4 obtenemos los siguientes resultados: Tabla # 15. ELEMENTO σF σC σ1 σ2 τ σCOMB. COLUMNA B-4 1068 666 1734 402 70 1738 La tensión final obtenida es menor que la resistente en un 18% para el elemento más desfavorable, reafirmándose el planteamiento que si a estos inmuebles se les logra detener el deterioro perfectamente pueden ser reutilizados en largo tiempo. Consideraciones sobre las uniones. Todas las uniones que se lograron muestrear son remachadas. Los remaches tienen diámetros entre 16 y 25 milímetros, las planchas de unión tienen espesores de 25 mm. Aparecen cartabones y ménsulas con características similares a los perfiles descritos. Es muy común encontrarse dos filas de 20 remaches cada una, capaces de tomar en su conjunto una fuerza de 300 ton. Ésto es proporcional a momentos actuantes en los perfiles I -50 de 150 ton y en los perfiles H -30 de 90 toneladas y en ningún caso se aproximan los esfuerzos actuantes a estos valores. Son las uniones los elementos más sólidos, o mejor dicho, los más conservadoramente tratados en el diseño original, por eso se hizo más hincapié en la revisión estructural de los elementos principales.

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CAPITULO IV El capítulo IV, al cual se hace referencia en la introducción de este trabajo, va encaminado fundamentalmente a la recopilación de las patologías más comunes que se suelen encontrar frecuentemente en las edificaciones de estructura metálica porticada, además el estudio se dirige también a resumir las causas y soluciones posibles para las lesiones detectadas en las construcciones antes mencionadas. Se debe destacar que a la hora de abordar el análisis es necesario establecer una correcta división de las patologías, respondiendo a la manera en que éstas se presentan en los diferentes elementos, pues se tienen primeramente las patologías propias que suelen aparecer en el metal, ejemplo de ésto lo constituye la pérdida de sección por el fenómeno de la oxidación, lo cual conlleva a un segundo tipo de patología, no menos importante y que en muchas ocasiones avisa o muestra de forma clara el estado técnico de los elementos, se puede citar como ejemplo ilustrativo la pérdida de recubrimiento en vigas y columnas. En el momento de enfrentarse a un edificio de estructura metálica se debe establecer un orden de análisis, primeramente mediante la observación preliminar de elementos portantes tales como: ♦ Columnas, las cuales pueden ser perfiles H, o conformarse por medio de planchas y

angulares debidamente remachados. ♦ Vigas, las cuales pueden ser de perfiles I, H, o compuestas por los mismos elementos

que las columnas (planchas y angulares). Y de todos estos elementos comprobar el estado en el que se encuentran en lo referido a pérdidas del material de recubrimiento y muestras en alguna de sus secciones del acero expuesto con algún grado de oxidación. Sería bueno observar la existencia de pequeñas fisuras, o grietas en los muros ubicados debajo y sobre las vigas lo cual es indicativo de probables deformaciones en los mismos. Cuando se realice la inspección al inmueble y existan puntos o áreas donde el metal no esté expuesto y reporten dudas o interrogantes, se procederá a practicar calas en esas zonas. En general las causas que pueden provocar los deterioros o patologías en las estructuras de acero vienen determinados por: ♦ Errores en el diseño que pueden producirse cuando se plantean esquemas de análisis

inadecuados, secciones insuficientes. ♦ Errores en la ejecución, pues se cambian secciones sin consulta previa, secuencias

constructivas incorrectas. ♦ Cargas no previstas, determinadas fundamentalmente por cambios en la función

original. ♦ Corrosión excesiva debido a la incorrecta protección de los elementos lo que provoca a

su vez que la sección disminuya y se haga insuficiente o cambie el esquema de análisis. ♦ Filtraciones de la cubierta por mal estado de las impermeabilizaciones. ♦ Deterioro de las instalaciones pluviales e hidrosanitarias que provocan la filtración de

las aguas oxidando al metal. ♦ Filtraciones de los entrepisos. ♦ Una causa a destacar es la existencia de instalaciones hidráulicas para aguas salobres

lo cual es sumamente perjudicial. ♦ Utilización de materiales inadecuados en los revestimientos como puede ser arena de

mar.

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♦ Construcciones clandestinas de baños y cocinas. Ante la existencia del deterioro en los inmuebles se hace necesario encontrar soluciones que brinden la posibilidad de continuar su uso. Entre estas medidas se pueden mencionar la protección de los elementos metálicos del contacto directo con el aire o con el agua mediante la colocación del adecuado revestimiento de hormigón, aplicación de pinturas, de recubrimientos metálicos, en general el empleo de nuevos materiales de conservación que existen actualmente y que posibilitan detener el proceso de corrosión. Se aconseja además, evitar transformaciones e intervenciones inadecuadas, eliminando elementos, o adicionando elementos que no mejoran la resistencia y sin embargo aumentan peso. En el proceso de rehabilitación de estructuras metálicas, en casos críticos, se podrían reforzar los elementos dañados, mejorando por ejemplo el esquema de análisis cuando se disminuye la luz, reforzar las uniones para hacerlas más resistentes, adicionar elementos que disminuyan la posibilidad de pandeo o pérdida de estabilidad, o que pongan a trabajar elementos en conjunto. Cuando se logran obtener las soluciones más acertadas técnicas y constructivamente, la edificación puede ser adaptada a nuevas funciones y admite además la posibilidad de crecimiento, objetivo que se persigue demostrar con este trabajo. Descripción de las patologías: Columnas: El estado general de las columnas de los inmuebles inspeccionados es bueno. En un elevado porciento no se observan grietas, sinónimo de la no existencia de deterioros significativos. La columna agrietada se manifiesta de dos maneras: ♦ Una grieta central, ancha por lo regular, a todo lo largo del elemento. ♦ Dos grietas paralelas, menores que la anterior, simétricas y más próximas a los bordes

que al centro del elemento. En todos los casos detectados la primera grieta corresponde a la cara de la columna paralela a las alas del perfil y las segundas al lado paralelo al alma del perfil. La oxidación de las alas generalmente comienza por las puntas o extremos, surgiendo primero las dos grietas paralelas. Al aumentar el proceso de oxidación comienza a escamarse toda la superficie del ala, afectándose inicialmente hasta una profundidad máxima de 0,5 milímetros, que al aumentar de volumen se convierte en una lámina de hasta 4 o 5 milímetros de espesor (en casos extremos), crecimiento este que no puede contener el recubrimiento y por lo tanto se destruye. Sólo se detectaron almas oxidadas en los casos donde bajantes sanitarios o pluviales conformaban parte de la columna. Éstos, siempre metálicos, están muy dañados y aceleraron el agrietamiento del recubrimiento de la columna. En muchos casos los bajantes están perforados y el agua corre libremente por los perfiles. Algunos edificios inclusive, poseen instalaciones para agua salobre, muy agresiva sobre el metal. Las pérdidas de sección en el alma son menores que en las alas en todos los casos, alcanzando profundidades inferiores al medio milímetro por cada lado. Normalmente, la perdida total de recubrimiento responde a la oxidación del alma. No se localizaron columnas que hubieran fallado, a punto de colapsar o con considerables pérdidas de sección. La columna más crítica es la descrita en el capítulo 3, en la planta baja del edificio San Pedro 310. Las columnas compuestas por planchas más perfiles, colocadas anexas a las alas y unidas a través de remaches, tienen un comportamiento similar a las anteriores.

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Las cabezas de los remaches son muy sensibles al deterioro, llegando al valor de un milímetro de profundidad y con oquedades aún mayores. No se pudo estudiar el deterioro del cuerpo de los remaches, por estar siempre cubiertos, necesitándose tecnología de avanzada no disponible (rayos x). En la cubierta del Centro Asturiano, elementos metálicos expuestos a la intemperie y conformados por varias planchas unidas por remaches, presentaron una oxidación tan avanzada, que las láminas se separaron como un abanico y expulsaron los remaches, también muy afectados. (No fue posible localizarlos para analizarlos). Vigas: Las afectaciones detectadas son de más envergadura que en las columnas, sobre todo en las vigas de enlace entre pórticos o vigas secundarias, menos protegidas que las demás. Las mayores pérdidas de sección en las vigas ocurren en el alma, pudiera establecerse, al igual que en el sistema viga y losa, que un ala dañada implica un alma en grave estado. Los perfiles principales componentes de los pórticos, a diferencia del sistema mencionado, están muy bien protegidos, detectándose sólo ligeros deterioros. En vigas principales las profundidades en el alma llegan al orden del milímetro en los casos más críticos. Los recubrimientos de los elementos son variables, desde el hormigón masivo hasta el mortero, pasando por los mas disímiles materiales, incluidos el relleno, tejas y losas. No se observaron asientos diferenciales o totales, ni el fallo de algún elemento estructural por causas imputables a proyecto, ejecución original, o a cambios de uso que hayan implicado aumentos de carga. Las disminuciones originadas en las características geométricas por las pérdidas de sección, son inferiores al 10 % con respecto al valor original, como se observa en la tabla 16. Tabla # 16. Características Originales. PERFIL IX WX A SX d H-209+PL 29914 2393 212 450 1,8 H-15+PL 11313 989 127 271 1,6 I-50 66584 2663 178 2622 1,5 Tabla # 17. Características Reales. PERFIL IX WX A SX d H-20+PL 26920 2153 191 405 1,6 H-15+PL 10182 890 114 244 1,4 I-50 59926 2396 160 2359 1,3 Las tensiones actuantes obtenidas, después de analizados los múltiples programas, son menores que las resistentes en un porciento elevado, lo que permite un incremento producido por la disminución de las características geométricas sin que disminuyan los coeficientes de seguridad establecidos. De lo anterior escrito se deduce que la reparación de este tipo de estructura consiste en lo siguiente: 1. Eliminación total de todo el oxido existente, cepillando y raspando los elementos de

manera manual o mecanizada y aplicando productos químicos. 2. Revestir los elementos con los nuevos productos que garantizan, según el fabricante, la

detención de la oxidación. 3. Revestir los elementos con recubrimientos adecuados (hormigones o morteros

mezclados con resinas). En las uniones pueden sustituirse remaches por pernos de igual diámetro.

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Para los casos de elementos muy dañados, puede adicionarse a la secuencia anterior, como paso 2a, el recrecimiento de la sección afectada con planchas, ya sea en el alma o en las alas, uniendo estos nuevos elementos a los antiguos a través de cordones de soldadura.

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CONCLUSIONES A través de todo el trabajo se ha podido comprobar lo siguiente: 1- La existencia de varios inmuebles de estructura metálica aporticada en el Centro Histórico construidos en la primera mitad de este siglo. 2- La ubicación favorable de estos edificios. 3- La correcta ejecución de los inmuebles. 4- El mantenimiento que se les ha dado es prácticamente nulo. 5- La mayoría ha tenido cambio de uso. 6- Las patologías detectadas son de poca monta. 7- Las pérdidas de sección no le restan ninguna posibilidad a los edificios de adaptarse a las funciones actuales. 8- Los efectos destructivos sobre los elementos se pueden detener con técnicas modernas. Por lo tanto se puede concluir que: Los edificios analizados permiten al proyectista desde la etapa de anteproyecto decidir el uso total del inmueble y le garantizan al ingeniero estructural el soporte de las cargas para los nuevos destinos. La diferencia entre las tensiones actuantes y las resistentes garantizan que las estructuras soportan más de lo que actualmente sostienen, inclusive estando deterioradas.

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BIBLIOGRAFIA ♦ El Arquitecto, revista mensual publicada en La Habana. Volumen IV # 38,

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