Plan de Tesis Revisado Final

7/31/2019 Plan de Tesis Revisado Final

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

TTULOEVALUACION DIAGNOSTICO Y PROPUESTA DE REFORZAMIENTO

ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO COSTALES EN LA CUIDAD DE

RIOBAMBA

AUTORES

JULIO CESAR SILVA MIRANDA

JOSE LUIS GUEVARA COSTALES

ASESOR

ING. JAVIER VALLEJO

RIOBAMBA

2006


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ASPECTOS GENERALES

- TITULO

Evaluacin Diagnostico y Propuesta de Reforzamiento del Edificio Fausto Costales en

la cuidad de Riobamba.

- ORGANISMO RESPONSABLE

Facultad de Ingeniera.

- AUTORES

Julio Csar Silva Miranda.Jos Luis Guevara Costales.

- LUGAR DE REALIZACION

Universidad Nacional de Chimborazo.

- TIEMPO ESTIMADO DE ESTUDIO

Seis meses.

- BENEFICIARIOS

Estudiantes y profesionales de la rama que se dediquen a la investigacin y aplicacin de

reforzamiento de estructuras de hormign armado.

- COSTO ESTIMADO

Dos mil quinientos treinta y cinco dlares americanos.


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NDICE

ASPECTOS GENERALES 02

INDICE 03

1. INTRODUCCION 05

2. FORMULACION DEL PROYECTO

06

2.1Planteamiento y Formulacin del Problema de Investigacin 06

2.1.1Planteamiento del Problema

06

2.1.2Formulacin del Problema 06

2.2Objetivos 07

2.2.1General

07

2.2.2Especficos

07

2.3Justificacin 08

2.4Limitaciones 09

2.5Marco Terico 10

2.5.1Antecedentes 10

2.5.2Fundamento Terico 11


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2.5.3Hiptesis

33

2.5.4Variables, reas, Indicadores, ndices

33

2.6Metodologa de la Investigacin 34

2.7Poblacin y Muestra 34

2.7.1Poblacin

34

2.7.2Muestra35

2.8Tcnicas e Instrumentos de Recoleccin de Datos 35

2.9Tratamiento de la Informacin 36

3. PLAN Y EJECUCION DEL PROYECTO

36

3.1 Plan General de Trabajo 36

4. RECURSOS 37

4.1 Recursos Humanos 37

4.2 Recursos Fsicos 38

4.3 Recursos Financieros 39

5. CRONOGRAMA DE TRABAJO 41


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6. BIBLIOGRAFIA 42

1. INTRODUCCIN

e los procesos de rehabilitacin de una edificacin, la evaluacin y el diagnstico

constituye el paso ms importante puesto que de acuerdo con su definicin

vendr la decisin de la intervencin. Acertar en la diagnstico representa el xito de la

inversin y por supuesto en la solucin de las patologas del problema.

D

No resulta fcil definir una metodologa expresa y nica para realizar la

evaluacin y diagnstico de una edificacin en particular, debido a la gran complejidadque se presenta ya sea en el levantamiento de datos reales, como en el anlisis estructural

de la misma. Por otro lado, para la evaluacin de patologas en estructuras de concreto es

complejo sealar una metodologa nica para la interpretacin del deterioro en

particular, ya sea por la presencia de una fisura, asentamientos en la cimentacin, o

cualquier otra anormalidad. No toda edificacin que presente dao en sus elementos

soportantes, demuestra que existi una mala concepcin del diseo estructural, sino que

tambin hay que analizar si la misma ya cumpli la vida til para la que estuvo diseada.

Analizando los elementos prismticos, una fisura asociada a la flexin puede en

un caso significar falta de acero de refuerzo por diseo deficiente aunque en otros casos

puede asociarse a la presencia de una sobrecarga. La inapropiada interpretacin del

funcionamiento estructural puede llevar a un equivocado diagnstico y por lo mismo a

unos inadecuados procesos de intervencin como sucede con la dilatacin que se forma

en una losa de entrepiso en el denominado sector de la plataforma, derivado del normal


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comportamiento estructural tomando en cuenta las recomendaciones geotcnicas y lo

previsto en el diseo estructural cuando se decide independizar cada sector estructural

tanto en el tipo de cimiento como en el resto de la estructura.

De all resulta la necesidad de sealar algunos criterios muy claros que permitan

apoyar la labor del diagnstico como la va para la mejor interpretacin de los daos

presentes en una edificacin particular para lo cual se comenta las que se han

considerado ms sobresalientes.

2. FORMULACIN DEL PROYECTO

2.1.PLANTEAMIENTO Y FORMULACION DEL PROBLEMA DE

INVESTIGACION

2.1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Estamos viviendo una poca de gran preocupacin por la calidad de

construccin. Los tcnicos, constructores y la administracin, son totalmente conscientesde que la calidad es rentable a corto y largo plazo y no solamente desde el punto de vista

econmico al evitar gastos de reparacin y al aumentar la vida til de las obras, sino

tambin, desde el punto de vista de prestigio nacional e internacional, que en definitiva

se traducir en beneficios tambin econmicos.

Muchas veces un diseo o una construccin deficiente, la corrosin del refuerzo,

el cambio de uso de una edificacin o un incremento en las cargas de diseo original,sumados a innumerables efectos ambientales crean la necesidad de pensar en reforzar

una estructura. En Ecuador, histricamente el reforzamiento se ha hecho de manera poco

convencional, ya sea agrandando las secciones estructurales o colocando elementos

metlicos que ayuden a tomar las cargas.


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Sin embargo, cada vez mas se introduce en nuestro medio un sistema de

reforzamiento estructural basados en nuevos materiales de alta tecnologa que presenta

innumerables ventajas frente a los mtodos convencionales.

2.1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA

Para llevar a cabo cualquier intervencin constructiva en una edificacin o en

un conjunto urbano es necesario la realizacin de un proyecto de rehabilitacin que

sea elaborado sobre la base de un diagnostico previo que brinde a los proyectistas la

mayor cantidad de informacin sobre la edificacin?

Los mtodos de anlisis constituyen un instrumento bsico para la conservacin

de edificios, ya que intentar frenar o corregir el deterioro de las construcciones sin un

diagnstico de sus problemas o un pronstico sobre su evolucin, es un riesgo con

un alto porcentaje de probabilidades de fracaso?

Qu se persigue con el reforzamiento estructural?

Las propuestas de reforzamiento estructural en edificaciones de hormign

armado pueden prevenir futuras situaciones de riesgo o catstrofe que se puedan

producir por movimientos ssmicos con el fin de proteger, asegurar y garantizar la

vida de los seres humanos, as como brindarle espacios seguros a la comunidad

frente a eventuales desastres?

2.2.OBJETIVOS

2.2.1. GENERAL

Desarrollar e implementar una metodologa de clculo que aporte datos

suficientes para la caracterizacin, evaluacin y aplicacin de los distintos tipos de

refuerzo, ya sean fibras de carbono o perfiles metlicos, como refuerzo para las

estructuras de hormign armado.


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2.2.2. ESPECIFICOS

Utilizar una metodologa adecuada para el diagnstico de los daos presentes en

una edificacin, as como su evolucin y pronstico de desarrollo.

Por medio del pronstico de desarrollo, repercutir directamente en una mejor

calidad de los proyectos de rehabilitacin a realizar, as como en la obtencin de

resultados satisfactorios desde el punto de vista cientfico, tcnico y econmico en

las investigaciones que es necesario para estos fines.

Proyectar y construir estructuras sismo-resistentes para que cumplan una

determinada funcin, durante su vida til y sean econmicamente convenientes.

Establecer un conjunto de procedimientos utilizando lenguajes de programacin

adecuados para la realizacin de un software que sea capaz de realizar el anlisis

para determinar la dimensin ptima de reforzamiento en estructuras de hormign

armado.

2.3.JUSTIFICACION

En respuesta a la creciente necesidad de reparar o rehabilitar las estructuras de

concreto reforzado ha surgido una nueva tecnologa de reforzamiento estructural. Los

desarrollos actuales de las tcnicas de produccin de fibras reforzadas con polmetros

(FRP) y perfiles laminados, ha progresado y ya son utilizados para la industria de laconstruccin dada la relacin costo/beneficio. La reduccin en le costo de los materiales,

en conjunto con los ahorros en mano de obra inherentes a su bajo peso y alta resistencia

hacen que estos mtodos de reforzamiento sean una alternativa atractiva para el

reforzamiento de estructuras existentes.

La pega de platinas de acero ha sido una herramienta para la industria de

reparaciones del concreto en los Estados Unidos y Europa en los ltimos 20 aos. Sin


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embargo el alto costo de instalacin de las platinas, usualmente pesadas, las dificultades

con el traslapo de las platinas y lo relacionado con la corrosin de las platinas de acero

han limitado el uso de esta tcnica.

Debido a sus excelentes propiedades de resistencia peso, a la reciente

reduccin en su costo (debido a la apertura de mercado hacia los clientes), a la relativa

ilimitada longitud del material, a la simple instalacin, y a la inmunidad a la corrosin

hacen que el uso de FRP represente una solucin ventajosa para el reforzamiento

adherido externamente.

Un problema actual en la ingeniera es la presencia de deflexiones en elementosde hormign armado, la cual tiene un carcter funcional, en primera instancia, y

posteriormente, si no hay el debido tratamiento, consecuencias estructurales de

indeseable desenlace, como el colapso, ante cargas ssmicas y/o aumento de cargas no

consideradas en el diseo.

Este inconveniente se visualiza no solo en elementos que ya tengan un tiempo de

uso considerable, si no tambin en elementos relativamente nuevos, siendo esta laprincipal preocupacin, ms an cuando la vida media de estos en servicio tiene apenas

un promedio de 10 aos.

Por este motivo el desarrollo de la presente investigacin aspira a contribuir con

una solucin efectiva e innovadora al problema, mediante el uso de la tecnologa FRP de

la empresa SIKA, en lo que respecta a su lnea de reforzamiento y rehabilitacin

estructural y de la utilizacin de perfiles metlicos.

2.4.LIMITACIONES

En respuesta a la creciente necesidad de reparar o rehabilitar estructuras de

concreto reforzado, han surgido nuevas tecnologas de reforzamiento estructural entre

las cuales los polmeros reforzados con fibras de carbono de alta resistencia (CFRP) y


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perfiles de acero son una alternativa real para la industria de la construccin dada la

relacin costo-beneficio, facilidad de colocacin, etc.

Los ingenieros que intentan hoy el uso de CFRP y perfiles de acero en

aplicaciones de reforzamiento externo se encuentran en el reto de la innovacin,

actualmente no existen reglas claras para el diseo de elementos concreto (vigas o

columnas) reforzados con CFRP y perfiles laminados en acero.

No es fcil, ni para el experto bien informado, orientarse en este caos aparente,

las estructuras de hoy exigen muchos mas cuidados que las de aos atrs, por esta causa,

la normativa actual es mucho mas exigente.

La situacin es tanto ms difcil para el estudiante en estos temas, debido a que la

informacin disponible en nuestra cuidad y provincia es muy escasa debido a que no han

existido estudios previos sobre la investigacin propuesta, cabe mencionar que no existe

la bibliografa necesaria que se relacione con el reforzamiento estructural.

En vista que la Universidad Nacional de Chimborazo se encuentra en unacreciente evolucin no se puede contar con un laboratorio de materiales adecuado que

permita realizar los respectivos ensayos informativos, que tenga por objeto conocer las

caractersticas reales del hormign aplicado en obra.

2.5.MARCO TEORICO

2.5.1. ANTECEDENTES

Para llevar a cabo cualquier intervencin constructiva de gran magnitud en una

edificacin o en un conjunto urbano, es necesaria la realizacin de un proyecto de

rehabilitacin que sea elaborado sobre la base de un diagnstico previo, el que a su vez

debe hacerse de la forma ms ordenada y minuciosa posible en aras de aprovechar al

mximo las potencialidades que ofrece la estructura, lo que sin lugar a dudas repercutir

directamente en la economa del proyecto.


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Los mtodos de anlisis constituyen un instrumento bsico para la conservacin

de edificios, ya que intentar frenar o corregir el deterioro de las construcciones sin un

diagnstico de sus problemas o un pronstico sobre su evolucin, es un riesgo con un

alto porcentaje de probabilidades de fracaso. La inspeccin, en los casos de reparaciones

parciales o de urgencia, se basa en un mtodo de anlisis y de conceptos bien asentados.

Toda accin de conservacin debe contemplar el conjunto de factores que actan sobre

la vida til de la construccin y nada debe ser improvisado o abordado de forma

superficial o rutinaria.

La utilizacin de una metodologa adecuada para el diagnstico de los daospresentes en una edificacin, as como su evolucin y pronstico de desarrollo, deber

repercutir directamente en una mejor calidad de los proyectos de rehabilitacin a

realizar, as como en la obtencin de resultados satisfactorios, desde el punto de vista

cientfico, tcnico y econmico en las investigaciones que es necesario efectuar para

estos fines.

Actualmente, debido a diversos factores, los estudios de diagnstico que serealizan no siempre se ejecutan de la forma ms eficiente. En ocasiones, se hacen

ensayos innecesarios o el plan de muestreo resulta demasiado abundante o insuficiente

sin responder a un anlisis cientficamente justificado, lo que sin dudas repercute en la

calidad de los proyectos que utilizan estos informes como fase preliminar.

El presente trabajo propone una metodologa para llevar a cabo el diagnstico de

las edificaciones, teniendo en cuenta las particularidades que el mismo presenta.

2.5.2. FUNDAMENTACION TEORICA

EL PROCESO PATOLOGICO, SU ANALISIS

El encuentro con un proceso patolgico tiene como objetivo su solucin, la que

implica la reparacin de la unidad constructiva daada para devolverle su misin inicial,


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para atacar un problema constructivo, en primer lugar se debe diagnosticar, es decir,

conocer su proceso, su origen, sus causas, su evolucin, sus sntomas y su estado actual.

Este conjunto de aspectos del problema, que pueden agruparse de un modo secuencial,

es lo que se denomina proceso patolgico.

En un proceso patolgico se pueden distinguir tres partes bien definidas, el

origen, la evolucin y el resultado final, de tal modo que para su estudio se debe recorrer

dicho camino de forma inversa.

E s ta d o A c tu a l

S n t o m a s

P A T O L O G I C O

C a u sa s

E v o lu c i n

O ri g e n

P r o c e s o P a to l g i c o

E S T U D IO

Figura 1: Fases del Proceso Patolgico

As pues, se debe empezar por observar el resultado de la lesin, el sntoma, para

llegar a su origen, la causa, siguiendo su evolucin. Este anlisis debe ser metdico y

exhaustivo porque de l depende el xito del proyecto. Por ello, es preciso adoptar un

mtodo sistemtico de observacin, toma de datos y limitar las posibles ideas

preconcebidas, es decir, contener la intuicin profesional que puede ser comn y til en

algunas ocasiones, pero muy peligrosa en otras.

PREMISAS PARA LA ELABORACION DE LA METODOLOGIA

Se presenta una metodologa para el diagnstico de edificaciones cuyas premisas

fundamentales sern las siguientes:

Clasificacin y caracterizacin de las tipologas constructivas.


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Identificacin de los daos asociados a cada elemento constituyente.

Identificacin de los deterioros en los puntos de unin entre los elementos.

Determinacin del origen, evolucin y estado actual de los diferentes estados

patolgicos.

S a t i s f a c t o r i a

P r o p u e s t a d e M a n t e n im i e n t o

N o S a ti s fa c to r ia

R e g i s t r o d e C a s o

E v a l u a c i n

S e l e c c i n d e l o s M a t e r i a l e s

P e s i m i s t a

R e a l i z a c i n d e l o s E n s a y o s

y d e l a Z o n a d o n d e s e R e a l i z a r nS e l e c c i n d e E n s a y o s E s p e c i a le s e n O b r a o e n L a b o r a t o ri o

U r g e n c i a d e I n t e r v e n c i n

C o n f e c c i n d e F i c h a s y P l a n o s

R e c o p i l a c i n d e A n t e c e d e n t e s

I n s p e c c i n P r e l i m i n a r . L e v a n t a m i e n t o d e D e t e r i o r o s

N o In te rv e n ir

D e f i n i c i n d e C o n d u c t a

P r o n s t ic o

E s P o s i b l e D i a g n o s t i c a r ?N o

D i a g n s t i c o

S i

R e a l i za c i n d e E n s a y o s R p i d o s o G e n e r a le s

P r e d i a g n s t i c o

I n s p e c c i n I n i c i a l

C o n o c i d a

D e s c o n o c i d aT e r a p i a

E j e c u c i n

I n t e r v e n i r

D e m o l e r

I n v e s t i g a r

Figura 2: Metodologa para el Diagnstico y su Actuacin

REPARACION DE ESTRUCTURAS DE HORMIGON ARMADO

REFUERZO CON FRP

Ventajas

Su virtud es netamente en la direccin longitudinal del elemento.


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Excelente comportamiento y durabilidad frente a ambientes corrosivos,

sustancias qumicas, su bajo peso.

Inconvenientes

La resistencia en la direccin transversal as como al cortante tienen valores

bajos.

No es recomendable la exposicin a los rayos Ultra Violetas (UV), fuego o altas

temperaturas, su debilidad radica en la resina y decoloracin de la pega (adhesivos).

CONCEPTOS DE FRP

FRP

Las lminas CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) son una combinacin de

fibras de carbono en una matriz de resina epxica, su resistencia radica en la direccin

longitudinal de la fibra, en la cual tiene valores elevados de este parmetro, as como su

rigidez. Su comportamiento es excepcional a la fatiga, mucho mejor que la del acerocomn y teniendo al mismo tiempo una densidad baja.

FIBRAS

Las fibras son los elementos con capacidad de carga y la matriz epxica sirve

para unir las fibras entre s, permite la transferencia de carga entre las fibras y las

protege del medio ambiente. Carbono (CFRP), Vidrio (GFRP), Aramida (AFRP).

POLIMERO

Resinas epxicas, polister, vinilster.

COMO FUNCIONA EL SISTEMA FRP


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El sistema FRP funciona bien solo cuando se asegura una adecuada adherencia a

la cara de concreto. Bajo condiciones ambientales severas, la superficie del concreto

puede representar un contacto muy dbil en el proceso de reforzamiento y hay que tener

un especial cuidado en esto.

Dos factores importantes en el proceso de reforzamiento son la mano de obra

especializada en su uso y aplicacin y en control de calidad de la superficie a reparar,

otros factores tambin importantes son:

Resistencia a la traccin de la superficie del concreto.

Uniformidad y espesor de la capa de adhesivo.

Resistencia y perfecta reaccin qumica del sistema epxico de adhesin.

Geometra del elemento a reforzar.

Condiciones ambientales en el momento de la aplicacin.

APLICACIONES DE LOS SISTEMAS FRP

Los beneficios de este sistema de reforzamiento, y por ello su vasta aplicacin en

diversas construcciones, se puede resumir en:

Peso muy liviano (mnima carga muerta adicional).

Alta durabilidad, anticorrosivo y bajo mantenimiento.

Rpida instalacin, con el consiguiente ahorro de dinero y tiempo de espera.

Mnimo incremente de espesor en la geometra del elemento.

Muy flexible, adaptable a todas las formas de los elementos.

Sus aplicaciones ms usuales vienen determinadas por:

Cambios en el uso o cargas en las edificaciones.

Defectos en el diseo o construccin.

Cambios en las normas de diseo.


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Daos ssmicos.

Deflexiones excesivas, etc.

APLICACIONES EN VIGAS

Al aplicarse en vigas, el sistema FRP incrementa sensitivamente la capacidad de

resistencia a la flexin y al corte en estos elementos. La resistencia adicional es tal, que

una viga agrietada por las cargas a las que ha sido sometida, reforzada de extremo a

extremo posteriormente con este sistema, puede llegar a superar su capacidad de carga

adicional.

Al aplicar este sistema en la cara del fondo de la viga, en su longitud,

incrementamos su resistencia a la flexin, controlando mejor su deflexin, mientras que

si se aplica en las caras laterales, incrementamos su resistencia al corte.

APLICACIONES EN COLUMNAS

Una de sus aplicaciones ms usuales consiste en incrementar la resistencia a la

flexin y dotar de mayor confinamiento a las columnas. Este es un sistema de bajo costo

en comparacin a tener que agrandar la seccin de las columnas, con la consiguiente

prdida de la apariencia arquitectnica original. Una vez reforzada y recubierta la

columna, el cambio en la apariencia es nulo, pero muy significativo en resistencia.

APLICACIONES EN LOSAS

Al aplicar este sistema de reforzamiento en losas aligeradas o macizas armadas

en una o dos direcciones, las cargas de servicio pueden ser sustancialmente

incrementadas, manteniendo un control de su deflexin. Otras estructuras que pueden ser


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reforzadas son tableros de puentes, losas de piso de concreto, losas de estacionamiento,

losas industriales, etc.

ESTNDARES DE DISEO

FILOSOFIAS DE DISEO FRP

Lmites de reforzamiento.

Proveer un esfuerzo secundario, excepto reforzamiento ssmico.

Situacin accidental.

Asegurar un modo de falla dctil o pseudo-dctil.

Lmite de deformaciones/compatibilidad.


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Factores de reduccin apropiados/lmite de resistencia (estado lmite ltimo y

servicio).

LIMITES DE REFORZAMIENTO SITUACION ACCIDENTAL

Ductilidad

El diseo provee una falla dctil si se asegura que bajo las cargas aplicadas se

permitir al acero permanecer dentro del rango plstico sin que se presente una falla

(frgil) a compresin del concreto.

PSEUDO DUCTILIDAD

Ductilidad a flexin refuerzo convencional.

balS 0.75db

A


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Ductilidad a flexin ACI 440.2R refuerzo FRP.

0.0050:C.8.2440.2R,ACI S

Si 0.0050S se exige mayor reserva de resistencia:

LIMITES DE DEFORMACION / COMPATIBILIDAD

Reforzamiento a flexin/control por delaminacin o desgarre.

En donde coinciden alto cortante y momento, las fisuras de cortante pueden

producir un desplazamiento vertical de la losa y delaminacin del FRP.

fumfe K:C.9.2440.2R,ACI

REFORZAMIENTO A CORTANTE ACI 440.2R, C.10.4

lateralsolooUenenvoltura0040.0K

completaenvoltura75.00040.0

fuvfe

fufe

LIMITE DE FUERZA POR ANCLAJE PUNTO CORTE DEL FRP


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ACI 440.2R, C.12 seccin del punto de corte/control por desgarre

El FRP debe ser terminado una distancia mnimo igual a d/2 pasado el punto

sobre el diagrama de momento que representa el fisuramiento (M = Mcr), o pasado el

punto de inflexin.

La fuerza a cortante mayorada en la terminacin debe tambin ser verificada

contra 2/3 de la resistencia a cortante del concreto.

Si la fuerza a cortante es mayor a 2/3 de la resistencia a cortante del concreto, se

recomienda envoltura en U para reforzar contra la delaminacin del recubrimiento.

RESUMEN ACI 440.2R

Lmite en la deformacin del concreto.

confinarsin,compresin0030.0c

Lmite en la deformacin del acero.

mayorusarmenoressi

flexinaductilidad0050.0s

Lmite en la deformacin del FRP.

Uenvolturacortante0040.0K

completaenvolturacortante75.00040.0

flexinadesgarreK

fuvfe

fufe

fumfe

FACTORES Y RESISTENCIA DE DISEO


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- 21 -

ACI 440.2R, C.8,9,10 momento, cortante

un

1

feff

1

sSn MM2

c

hfA2

c

dfAMFlexin

dbc'f66.0VV

S

dcossinfAV

VVVVortanteC

fS

f

ffefvf

ffScn

CONFINAMIENTO CON FRP

ACI 440.2R, C.11 confinamiento


22/44

- 22 -

254.1f

f2

f

f94.71254.2ff

ManderuacinSsmico/EcntoConfinamieE

f4f571.1

ralAxial/EspiAfAAf85.080.0P

ibosAxial/EstrAfAAf85.080.0P

co

l

co

lcocc

C

'c

'cc

cc

stystgccfn

stystgccfn

LIMITE DE ESFUERZOS EN SERVICIO

ACI 440.2R, C.9.4 y 11.1

Compresinf65.0

Compresinf60.0f

Flexinf80.0f

cc

ys,s

ys,s

Tipo de EsfuerzoTipo de Fibra

GFRP AFRP CFRP

Esfuerzo Lmite de Rotura por Fluencia Plstica, Ff,s 0.20 ffu 0.30 ffu 0.55 ffu

REFUERZOS CON PERFILES METALICOS

Ventajas

Rpidos y relativamente baratos.

La estructura puede entrar en carga casi inmediatamente de la ejecucin del

refuerzo.


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Inconvenientes

La colaboracin con la estructura inicial es poco fiable.

Puede introducir sobretensiones en otros elementos que antes estaban

correctamente diseados.

Es especialmente delicada la unin pilar viga.

El refuerzo de pilares con perfiles metlicos es muy frecuente y efectivo a

condicin de que el refuerzo pueda resistir la totalidad de la carga.

En cambio del refuerzo de vigas con perfiles metlicos es totalmente

desaconsejable, salvo con una ejecucin especialmente cuidadosa, que

difcilmente se podr conseguir.

REFUERZO DE PILARES CON PERFILES METALICOS

Consiste en adosar a sus cuatro esquinas angulares que luego se unen con

presillas.

Se ejecutan y colocan la base y el capitel.


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Se anclan los angulares y se puntean con soldadura.

Se puntean con soldadura las presillas.

Una vez presentado el conjunto, se suelda completamente, asegurndose de

que no hay huelgos.

El refuerzo debe continuarse hasta la cimentacin, cada tramo debe transmitir sus

cargas al siguiente por medio de chapas de continuidad (vigas de canto) o tochos (vigas

cruzadas).

Las cargas pueden transmitirse por compresin del hormign de los forjados

entre la base de un tramo y el capitel del tramo inferior (casi inevitable en vigas planas),

pero si se hace hay que comprobarlo cuidadosamente a compresin y/o a

punzonamiento, segn los casos.


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Conviene descargar el pilar antes de reforzarlo, si se puede.

Hay que calcular el refuerzo para que aguante l solo la totalidad de la carga.

Pilar inicial: lmite de carga N.

Nueva carga N + N.

Incremento de la carga se repetir entre el pilar base y el refuerzo en forma

no conocida: un cierto porcentaje se transmitir al pilar y el resto al refuerzo.

El pilar deber resistir pues N + N.

Comos hemos supuesto que solo puede resistir N es posible que colapse, con

lo que toda la carga deber ser soportada por el refuerzo.


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En el momento de colapsar el ncleo de hormign, el refuerzo tiene que resistir

toda la carga.

DETERMINACION DEL REFUERZO

Se calculan en general a compresin centrada.

Hay que considerar en el clculo:

Pandeo del pilar en su conjunto.

Pandeo de cada uno de los angulares.

Si se puede suele ser ventajoso que = i lo que permite calcular la separacinoptima de presillas l1.

u

*

A

Nmximo

i

PRESILLAS

1i20

ssiendo

80

AT

1

u*i

2nn2

lTM

sn

lTT 1

*i*

p1

*i*

p

hcalculaseeijadoFhe

M6u2

*p


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REFUERZO EN VIGAS

Se refuerza la parte inferior de la viga con angulares que se sujetan con presillas

de ancho 20 25 cm.

Ventajas

Es sencillo y rpido.

Inconvenientes

No siempre puede ejecutarse.

Es poco fiable por no garantizar el trabajo conjunto hormignarmadura

refuerzo, puede mejorarse uniendo los angulares al hormign con epoxi.

En general precisa grandes deformaciones para que entre en carga el refuerzo.

Sistema constructivo


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Refuerzos con bandas metlicas uniones encoladas con epoxi.

Ventajas

Son muy efectivas.

Son relativamente fciles de hacer.

Apenas aumentan las dimensiones de la pieza.

Inconvenientes

Exige formulaciones epoxi adecuadas. Si presentan relajaciones por fluencia se

convierten en totalmente intiles.

Exige una cuidadosa preparacin de la superficie.

Hay que hacer un cuidadoso clculo de adherencia entre acero y hormign.

Cuidar el caso de ciclos de carga y descarga. Hay formulaciones epoxi que no

pueden resistirlos.

Comportamiento del epoxi [1]


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Tensin de la adherencia en la resina epoxi.

lsh

xchPx

P: esfuerzo por unidad de ancho de banda.

L: longitud de la unin.

x: abscisa desde el punto de cortante nulo.

2211 tE

1

tE

1c

E1: mdulo de Young del acero.

E2: mdulo de Young del hormign.

t1: espesor del acero.

t2: espesor del hormign.

d

Gc

G: mdulo transversal del epoxi.

d: espesor de la epoxi.Vemos que disminuir la G de la resina disminuye su tensin de adherencia.

Distribucin de tensiones Tx en una viga G = ctte.

Distribucin con dos tipos de resina con un valor menor de G en las uniones

extremas.

Las tensiones Tx son menores.

[1] Estudio experimental (Bresson 1971).


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Precauciones

Limpiar las superficies a unir y en especial de humedad, polvo o grasa.

Aconsejable el chorro de arena.

Si no se puede, abujardado de grano fino y cepillado con cepillo de

alambre duro.

Limpiar la chapa inmediatamente antes de pegarla.

Tratar de conseguir superficies planas.

Tratar de conseguir espesores reducidos.

Lo ideal sera del orden de 1 mm. Muy difcil en obra.

Exigir una formulacin adecuada.

REFUERZO DE VIGAS A FLEXION

Generalmente solo es posible el refuerzo de vigas para momentos positivos, hay

que aceptar una plastificacin suficiente para momentos negativos.


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- 31 -

Es conveniente hacer un adecuado anclaje en sus extremos.

Es conveniente que el espesor de la chapa sea menor de 3 o 4 mm. Las chapas de

anclaje pueden llegar a 10 mm.

Si se utilizan soldaduras a tope en las chapas conviene poner tapajuntas.

Recomendaciones constructivas

La seccin de la banda de acero debe ser 1.5 veces la obtenida en el clculo.

Conviene emplear estos refuerzos en hormigones de fck 175 kg/cm2.

Capa de resina e = 1.5 mm.

Banda de acero e = 3 mm., salvo con anclaje especial.

No debe incrementarse la resistencia a flexin ni a cortante en ms del 50% del

material base.

Esta tcnica exige conocer con seguridad:

Calidad del hormign.

Tipo y colocacin de la armadura.


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- 32 -

Cargas que ha de soportar.

Cuidar especialmente que no se produzca rotura frgil de la armadura existente

(aceros estirados en fro).

Hay que aplicar presin a la unin. Son buenos los puntales telescpicos de acero

con tornillo de regulacin. Conviene dejarlos 7 das.

REFUERZO DE VIGAS A CORTANTE

Previamente hay que evaluar cuidadosamente la resistencia residual de la viga y

asegurarnos que los cercos no se han roto. Si hay fisuras hay que inyectarlas con resina.

Puede reforzarse con una banda continua o con bandas transversales. En la zona

comprimida puede producirse pandeo.

Disposiciones constructivas

Deben emplearse bandas de e 3 mm.

Cuidar su proteccin en ambientes corrosivos. Si es preciso aumentar su espesor.


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Si se emplean bandas discontinuas b 30 cm.

Hay que aplicar presin a la unin.

UNIONES FIJADAS CON TACOS

En algunos casos en los que no se pueda utilizarse el pegado con resinas epoxi,puede utilizarse el refuerzo de vigas por medio de chapas metlicas sujetas con tacos

especiales para hormign. Estas uniones tienen en general menos resistencia que las

encoladas pero evitan los problemas de fluencia y son de ejecucin ms rpida.

REFUERZO DE VIGAS A FLEXION

REFUERZO A CORTANTE

En este caso es conveniente utilizar unas planchas laterales continuas.

Prcticamente este tipo de refuerzo salvo en casos especiales que exijan una intervencin

inmediata.

2.5.3. HIPOTESIS


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36/44

- 36 -

obra en estudio, que puedan ayudar a identificar el comportamiento estructural debido a

sucesos extraordinarios y determinar de forma preliminar la lnea de degradacin o

deterioro cronolgico de la estructura.

Para la realizacin del diagnstico de una estructura se indica un esquema

metodolgico para una evaluacin preliminar.

Estado de la EstructuraInforme Preliminar del

Entorno Social

Identificacin General deDaos en la Estructura

Requiere Estudio Detallado?

Post Diagnstico PreliminarRecomendacin

DIAGNOSTICO PRELIMINAR

VISITA PRELIMINAR

Caractersticas Generales Previas

Registros Previos

Evaluacin Preliminar delEstado de los Materiales

Esquema M etodolgico, Estudio Fsico de la Edificacin

Estudio Reforzamiento

Si

Fsico de la Edificacin

Antecedentes

Estructural PreliminarEvaluacin Arquitectnica y

No

2.9.TRATAMIENTO DE LA INFORMACION

Una vez recopilada la informacin de la evaluacin preliminar y vindose

necesaria una evaluacin de la estructura ms detallada debido a que el grado de

incertidumbre de esta informacin es alto, se busca recopilar o complementar

informacin que pudo haberse considerado muy superficial.

Para la realizacin del diagnstico detallado y la presentacin de alternativas de

reforzamiento de la estructura, a continuacin se indica un esquema metodolgico:


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- 37 -

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Recopilacin y Complemento

Analisis Estructural

Resistencia EfectivaDeterminacin de la

Daos en la EstructuraIdentificacin Detallada de

y EspecificacionesInforme Final con Planos

de ReforzamientoEvaluacin de alternativas

Anlisis Secuencia de

EstructuralCalificacin del Sistema

Determinacin de la

Determinacin de laResistencia Existente

Resistencia Existente

Anlisis

Si

No

Estudio Detallado Fisico

de Informacin

de la Edificacin

Falla

3. PLAN Y EJECUCION DEL PROYECTO

3.1. PLAN GENERAL DE TRABAJO

Con el fin de cumplir los objetivos de la tesis en primer lugar se formula un plan

adecuado que permita establecer lineamientos para la consecucin general del trabajo.

Al concluir el trabajo de investigacin se proceder a elaborar la respectiva

propuesta, el mismo que consistir en entregar, alternativas de diseo, anlisis de

deficiencias, propuestas de reforzamiento, y planos.

El desarrollo final de la tesis estar basado en los siguientes captulos:

1. Introduccin.

2. Aspectos Generales.3. Patologa de Edificaciones de Hormign Armado.

4. Tipos de Reforzamiento.

5. Anlisis Esttico y Dinmico.

6. Anlisis y Diseo del Reforzamiento.

7. Elaboracin del Software.

8. Resultados.

9. Conclusiones y Recomendaciones.


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- 38 -

10. Bibliografa.

4. RECURSOS

4.1. RECURSOS HUMANOS

Autores Responsables: Julio Csar Silva Miranda.

Jos Luis Guevara Costales.

Asesor: Ing. Javier Vallejo.

Colaboradores: Ing. Diego Barahona.

Ing. Jorge Delgado

4.2. RECURSOS FISICOS

Disponibles Por Adquirir

Computador

Programas Computacionales

SAP 2000

ETABS V 8.2.6

AUTOCAD 2004

Cdigos de Diseo

Libros tcnicoscientficos

Programas Computacionales

CEINCI 3

ANASIS

Cdigos de Diseo

ACI 318S-05


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- 39 -

CEC 2000 ACI 440.2R

FIB-BOLETIN 14

GUIA DISEO SIKA

4.3. RECURSOS FINANCIEROS

PRESUPUESTO

Item Descripcin Unidad Cantidad PrecioUnitario

PrecioTotal

A ACI 318S-05 U 1 10.00 10.00

B ACI 440.2R U 1 115.00 115.00

C FIB-BOLETIN 14 U 1 50.00 50.00

D GUIA DISEO SIKA U 1 15.00 15.00

ELIBRO DISEO DE CONCRETO

REFORZADO

U 1 60.00 60.00


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RESUMEN FINANCIAMIENTO

Personal Institucin Donacin

935.00 1600.00 0.00


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-41 -5. CRONOGRAMA DE TRABAJO

CRONOGRAMA DE TRABAJO

Actividades

Meses

Semana Semana Semana Semana Semana Semana1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Elaboracin del Perfil del Proyecto

Correccin del Perfil del Proyecto

Elaboracin Marco Terico

Recopilacin de la Informacin

Ejecucin de Ensayos de Laboratorio

Anlisis de Resultados de Ensayos de Laboratorio

Procesamiento de Datos

Anlisis de Resultados

Formulacin Propuesta de Reforzamiento

Redaccin y Trascripcin del Informe Final

Presentacin del Informe Final


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6. BIBLIOGRAFIA

6.1. BIBLIOGRAFIA GENERAL

1. NAWY, Edward. Concreto Reforzado un Enfoque Bsico.

Prentice Hall. Mxico 1988.

2. McCORMAC, Jack. Diseo de Concreto Reforzado.

Alfaomega. Mxico 2005.

3. PARK PAULAY. Estructuras de Concreto Reforzado.

Limusa Noriega Editores. Mxico 1995.

4. NILSON, Arthur. Diseo de Estructuras de Concreto.McGraw-Hill. Colombia 1999.

6.2. BIBLIOGRAFIA RELACIONADA

1. PEREZ, Juan. Patologa de Estructuras.

2. PEREZ, Juan. Patologa de Estructuras de Hormign

Armado.3. PEREZ, Juan. Reparacin de Estructuras de Hormign

Armado.

4. CANOVAS, Manuel. Patologa y Teraputica del

Hormign Armado.

5. SIKA. Reforzamiento con fibras de Carbono para

estructuras de Concreto y Madera.

6. CHAVEZ, Juan, ALVAREZ Odalys. Patologa Diagnsticoy Rehabilitacin de Edificaciones.

7. FLORES, Luis, Reforzando Edificaciones con Fibras de

Carbono.

8. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 318S-05.

9. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 440.2R.

10. FIBBULLETIN 14. Federation Internationale du Beton.

Gua Europea Internacional 2001.


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Plan de Tesis Revisado Final

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