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DISEÑO V CONSTRUCCION

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DICTAMEN DE SEGURIDAD ESTRUCTURAL DEL ESTADO ACTUAL DEL INMUEBLE POR CAMBIO DE FACHADA TORRE" A" AV. PATRIOTISMO 711, COL. SAN JUAN MIXCOAC DEL. BENITO JUÁREZ MEXICO D.F.

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IHG. EDGAR MENDOZA BALA Z RIO CORREspnNSABLE EN'SEGU I ESTRUCTURALClSE-0215 CEO. PROF.

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DICIEMBRE DEL 2013 1 FRANCISCO

AGUILAR

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SANTIAGO

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MÉXICO,

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ANÁLISIS Y REVISiÓN ESTRUCTURAL

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3.2.- Funcionalidad La estructura existente consta de 12 niveles y un semisótano, en la parte alta del edificio se aloja el cuarto de maquinas de elevadores y tinacos. El semisótano se emplea como estacionamiento. El nivel de Planta Baja aloja el acceso peatonal, el vestíbulo principal, que comunica a los elevadores y escaleras de servicio y un área de oficinas y salas. El resto de los niveles son plantas tipo que se emplean para área de oficinas. En la parte oriente del edificio se localiza la escalera de emergencia que es metalica y se une en cada nivel del edificio con conexiones. El cubo de escaleras, zona de baños y los elevadores se localizan al centro-sur. El penthouse es una planta tipo con una losa de azotea con pendiente para bajadas de aguas pluviales con una cubierta ligera de multytecho y armaduras metálicas de alma abierta.

3.3.- Estructuración El edificio resulto dañado después del sismo de 1985 y se reforzó mediante la ampliación de sección de las columnas de concreto y ampliando los capiteles, su construcción se estima de la década de los 70's. La cimentación es del tipo profunda con pilas de 100cm. unidas a dados de concreto reforzado con una reticula de contratrabes ubicadas en el semisótano. De la cala realizada se detectó que es una pila por columna. La superestructura esta resuelta con marcos de concreto bidireccionales con columnas y trabes de concreto y un sistema de piso de losa maciza los primeros dos entrepisos y del entrepiso E3 hasta el entrepiso E12 del Penthouse se tienen columnas de concreto con capiteles y un sistema de piso de losa nervada aligerada con capa de compresión de concreto reforzado arriba y abajo, se midieron las secciones en todos los niveles. En la zona de escaleras y elevadores se tienen muros de carga de tabique rojo recocido confinado con columnas y trabes de concreto reforzado.

4.- REVISION DE LA VERTICALIDAD DE LA ESTRUCTURA De acuerdo con lo dispuesto en la Norma Técnica Complementaria para Diseño por Sismo, debe considerarse, en el análisis de estructuras existentes, el desplome que puede tener. Si éste es considerable, las fuerzas sísmicas deberán incrementarse. Por ello fue necesario obtener los desplomes reales de la estructura, los cuales resultaro menores que el máximo permisible indicado en el Reglamento. (D/H = 1.80/4285=0.0004 < 0.01). (segun levantamiento topográfico de abril 2012 ).

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5.- CONDICiÓN ACTUAL DEL EDIFICIO CON CAMBIO DE FACHADA Durante los recorridos e inspecciónes del edificio, no se detectaron daños que pueden poner en peligro la estabilidad del inmueble ante cargas estáticas. La estructura en general se encuentra sana, libre de agrietamientos y deformaciones excesivas. No se detectaron deformaciones ni agrietamientos en la generalidad de los muros de rigidez de mampostería, tampoco se observaron daños en los sistemas de piso de oficinas, UNICAMENTE se detectaron fisuras en algunos descansos de escaleras y en una trabe del cuarto de elevadores que no ponen en peligro la seguridad de la estructura, durante el cambio de fachada y acabados en plafón, se reportaron unas fisuras en el entrepiso E6 y se inspecionaron realizando calas y ferroscaner y no son de daño estructural son debido al poco recubrimiento de las varillas y se repararon con mortero especial (ver reporte anexo de agosto del 2013). El comportamiento de la estructura, desde su reforzamiento a la fecha, ha sido aceptable.

6.- CLASIFICACION DE LA ESTRUCTURA De conformidad con el artículo 139 fracción I del Reglamento características que presenta el edificio, se clasifico a éste como una "A", ya que como lo menciona el citado artículo, pertenecen a construcciones que alojen archivos y registros públicos de particular es la información que maneja el Instituto.

y atendiendo a las estructura del grupo este grupo aquellas importancia como lo

7.- UBICACiÓN GEOTECNICA y SISMICA De conformidad con lo dispuesto en el artículo 170 del capítulo VIII del Reglamento y con las figuras 2.1 y 1.1 de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Cimentaciones y Diseño por Sismos, respectivamente, la estructura se encuentra ubicada en la zona I de lomas.

8.- FACTOR DE COMPORTAMIENTO SISMICO Q Este factor está íntimamente relacionado con la ductilidad que presenta la estructura en su conjunto. En el apartado 5 de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo vigentes, se recomienda la adopción de un factor, el cual es función directa de la estructuración del edificio, la resistencia y rigidez de entrepiso y de la ductilidad de los miembros estructurales que conforman el inmueble. Para el caso particular de este edificio, de acuerdo a su estructuración y lineamiento marcados por las correspondientes Normas, se utilizó un factor de comportamien sísmico en ambas direcciones ortogonales Qx=Qy = 2.0 .. Es importante agregar que s considera un edificio regular por lo que se aplicó un factor de 1.0 por irregularidad.

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EVALUACION DE CARGAS

Conforme a lo dispuesto por el Reglamento en el artículo 150 del capítulo 111, correspondiente a las categorías de acciones, de acuerdo con la duración con que obran sobre las estructuras, se consideraron tres tipos de acciones:

9.1.- Cargas Muertas La evaluación de las cargas muertas que gravitan en la estructura se realizó considerando los pesos de los elementos estructurales, de los materiales que constituyen los acabados de los pisos, del material para relleno en azotea, los muros de mampostería interiores y todo aquel elemento y material que ocupa un lugar permanente dentro del edificio y el ajuste en los pesos de materiales en toda la fachada. Para cada caso en particular se tomaron los valores máximos probables de los pesos volumétricos de cada material utilizado en la construcción del edificio, en base al estudio de resistencia del concreto elaborado, el promedio de peso volumétrico del concreto ya con el refuerzo de varillas se considero de 2200kg/m3.

9.2.- Cargas Vivas Para la evaluación de las cargas vivas nominales unitarias se siguieron los lineamientos marcados en el capítulo V, artículo 161 y 162 del Reglamento de 2004 y la tabla 6.1 de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, el cual indica los siguientes valores tabulados:

TABLA DE CARGAS VIVAS UNITARIAS Wa (kg/m2)

Destino de Piso o Cubierta Azoteas con pendiente no mayor al 5 %

100

70

Azoteas con pendiente mayor al5 %

40

20

05

Oficinas

250

180

100

donde: W = Carga Viva Media Wa = Carga Viva Instantánea Wm Carga Viva Máxima

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9.3.- Cargas Accidentales Las acciones accidentales se calcularon de acuerdo a los parámetros que presenta el Reglamento y sus Normas para Diseño por Sismo. Para la determinación de las fuerzas accidentales producidas por efectos sísmicos, se estableció el coeficiente respectivo conforme al lugar y como lo específica el Reglamento vigente en su capítulo VI, artículos 164 al 167 y la figura 1.1 de las Normas por Sismo.

9.3.1.- Parámetros del Análisis Sísmico Reglamentarios De acuerdo a los parámetros indicados en las Normas para Diseño por Sismo, y por consiguiente a las características e importancia del edificio, su ubicación dentro de la zonificación sísmica y al tipo de suelo se tiene: Tipo de Suelo: Datos del Espectro de Diseño: Ordenada espectral máxima Primer Período Característico (Ta) seg. Segundo Período Característico (Tb) seg. Exponente de la Ordenada Espectral Para T mayor que Tb r Tipo de Estructura Factor de Amplificación Factor de Comportamiento Sísmico (Qx=Qy) : Factor por Irregularidad estructural (FIE) Coeficiente Sísmico Reducido (C.S.R.) (0.16x1.5)/(2x1.0)=

I ( lomas)

e = 0.16 0.20 1.35 1.0 A 1.5 2.0 1.0 0.12

Con estos parámetros se realizó el análisis estructural. Para la estimación de las cargas a utilizar en el análisis sísmico, se calcularon los pesos que obran en cada nivel de acuerdo a una distribución por áreas tributarias en los elementos estructurales que conforman el edificio y considerando los valores de la carga viva instantánea para efectos accidentales. La revisión ante cargas laterales se realizó con el método de análisis sísmico dinámico modal - espectral, de los cuales se obtuvieron las fuerzas horizontales de diseño y los periodos correspondientes a los métodos de vibración de la estructura para cada dirección analizada. Por otro lado no fue necesario incrementar las fuerzas sísmicas por efecto de desplome de la estructura ya que, como se indicó el desplome máximo es menor que 0.01 establecida por la norma.

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9.3.3.- Comparación con los parámetros de diseño sísmico de proyecto Se infiere que el edificio fue diseñado sísmicamente con el Reglamento de Construcciones de 1976 donde se proporcionaba para la zona de lomas I un coeficiente sísmico e= 0.16 y para estructuras del grupo A un factor de incremento de 1.30, por lo que Comparando con la norma actual tenemos: C ntcs2004 = 0.16x1.50 = 0.24 C ntcs1976

= 0.16x1.30 = 0.208

El edificio se diseño con un coeficiente sísmico 14% menor que el actual, aunado que el reglamento de 1976 permitía valores de Q hasta de 6.

10.- ANALlSIS SISMICO y ESTRUCTURAL El análisis sísmico y estructural se realizó mediante la concepción de un modelo matemático tridimensional que fuera representativo del edificio existente, que consistió en idealizar a la estructura mediante un sistema estructural en el espacio, en el que se consideraron cada uno de los elementos constitutivos del mismo como son columnas, muros de carga de rigidez, trabes y losas con los módulos de elasticidad obtenidos de los estudios de laboratorio. Debido a la estructuración que presenta el edificio, las trabes tuvieron que idealizarse a través de franjas de losas a ejes de columnas en ambas direcciones, calculando secciones equivalentes. Para cada una de las trabes equivalentes fueron calculadas las propiedades geométricas de las secciones que conforman los marcos principales del edificio y se colocaron también nervaduras secundarias en ambas direcciones. El análisis estructural se llevó a cabo con la ayuda de un programa de computadora denominado ECOGCW, en su modalidad de análisis tridimensional, realizando un análisis sísmico dinámico obteniendo las fuerzas laterales de diseño en cada dirección. Las fuerzas fueron distribuidas tomando en cuenta los efectos de torsión indicados en el inciso 8.5 de las Normas para Diseño por Sismo, considerando las excentricidades que se presentan en el edificio incluyendo la excentricidad accidental especificada. En el análisis, se consideraron los efectos de dos componentes ortogonales del movimiento, para ello, se tomó en cuenta el 100% de la componente sísmica en I dirección del análisis y el 30% de la componente perpendicular, para analizar los efecto de ambas direcciones en los elementos bajo estudio.

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Fueron calculados los modos de vibrar de la estructura los cuales se compararon con los obtenidos del estudio de vibración ambiental de octubre del 2013 obteniéndose valores congruentes, de los cuales fue posible determinar las fuerzas cortantes por nivel, las que fueron distribuidas en los marcos que conforman el edificio; esto se realizó en ambas direcciones. Es importante recalcar que se tomaron en cuenta los efectos de torsión y bidireccionales señalados en las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo en su apartado de análisis dinámico. Se determinaron los desplazamientos horizontales que se presentan en cada nivel, producidos por las cargas laterales, y se compararon con los máximos desplazamientos relativos de entrepiso permisibles, por el Reglamento, que son de 0.012h, donde h es la altura del entrepiso en cuestión. También se obtuvieron los elementos mecánicos en los miembros estructurales para las diferentes combinaciones de carga, revisando que no se excediera la capacidad de resistencia de dichos miembros, estimada a partir de la información disponible en los planos estructurales de proyecto y de las calas físicas realizadas a algunos elementos estructurales.

11.- INTERPRETACION ESTRUCTURAL

DE

LOS

RESULTADOS

DEL

ANALlSIS

11.1.- Respuesta del edificio a la acción sísmica Con el análisis estructural realizado al edificio, se obtuvieron datos importantes que permiten conocer con mejor precisión el comportamiento probable de la estructura en las condiciones actuales, y de acuerdo a los nuevos parámetros de diseño establecidos por el Reglamento vigente.

=

El periodo de vibración fundamental del edificio calculado es de TE 1.60 seg. El periodo del suelo obtendido de estudio geofísico es de TS 0.17 seg.

=

TE/TS Se recomienda

= 9.41

que 0.70 = 1.20

Los periodos descritos se encuentran lejos de la zona de máxima respuesta del espectro del sitio. Por lo anterior se puede afirmar que no existen problemas de posibl resonancia en el edificio.

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11.2.- Revisión de los Estados Límite de Falla

Se revisaron los elementos estructurales que conforman el edificio mediante lo dispuesto en las Normas, utilizando para ello los resultados del análisis estructural para las diferentes condiciones de carga y sus combinaciones. Se revisaron las columnas por flexocompresión biaxial, calculando los porcentajes de acero requeridos para las diferentes combinaciones de carga y se compararon con los obtenidos en las calas y escaneos realizados a la estructura del edificio. Esta revisión se llevó a cabo con las indicaciones propuestas por las Normas para Diseño de Concreto y el programa de computadora, el cual considera en cada caso analizado, los factores de amplificación de los momentos flexionantes por esbeltez, las excentricidades accidentales de diseño y los factores de reducción de resistencia de acuerdo a la calidad de los materiales existentes. Se observó en la mayoría de los casos revisados, que la capacidad de resistencia de las columnas es similar a las solicitaciones provocadas por la condición de carga vertical más sismo, y en la mayoría de los casos los porcentajes de acero existentes son adecuados, por lo que las secciones transversales de los elementos y sus armados son adecuados. Debido a que el sistema estructural del inmueble está compuesto por columnas de concreto reforzado ,capiteles y losas nervadas, fue necesario revisar la transmisión de cargas, entre la losa y las columnas, a través de la idealización de vigas equivalentes y con las indicaciones que aparecen el inciso 8 de las Normas para Diseño de Estructuras de Concreto. Se realizó una revisión de los efectos originados por la carga vertical y las combinaciones de sismo, en las vigas equivalentes, ante momento flexionante y por tensión diagonal alrededor de las columnas. La revisión por flexión se llevó a cabo considerando la distribución de momentos en las franjas de columnas y las franjas centrales, de acuerdo a los porcentajes para momento negativo y positivo indicados por el inciso 8.8 de las Normas. En esta etapa se observó que el refuerzo existente y el espesor de los capiteles, son adecuados para la condición de carga vertical y para la condición de sismo los porcentajes de acero requeridos por flexión son adecuados. La revisión por cortante y tensión diagonal alrededor de las columnas, dio resultados similares al caso anterior, donde el refuerzo por cortante es suficiente para los efectos ocasionados por la condición de sismo. Las secciones críticas alrededor de las columnas no presentan problemas por esfuerzo cortante para poder trasmitir el momento flexionante hacia las columnas para las condiciones de sismo principalmente.

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11.3.- Revisión de los Estados Límite de Servicio Atendiendo al artículo 149 del Reglamento, referente a las restricciones en los estados límite de servicio, entendiendo a estos como los desplazamientos, agrietamientos, vibraciones o daños que afecten el correcto funcionamiento del- edificio, fueron revisados los desplazamientos horizontales ante las condiciones de sismo. Se revisaron las diferencias entre los desplazamientos laterales de pisos consecutivos debido a las fuerzas cortantes horizontales, identificando a aquellos que exceden 0.012 veces la diferencia de elevaciones correspondientes. Se observó que los desplazamientos calculados, afectados por el respectivo factor de ductilidad Q, no son mayores a los permisibles.

13.- CONCLUSIONES 1. El Edificio Administrativo Torre "A", Patriotismo 711 del Instituto Nacional de Estadística y Geografía, se encuentra ubicado en la Zona I de lomas, de acuerdo con la zonificación propuesta en el Reglamento de Construcciones vigente, y ratificada por el estudio geotécnico y geofísico. 2. La superestructura del inmueble es de doce niveles y un semisótano, con marcos rígidos en ambas direcciones con columnas, trabes y losa maciza hasta el entrepiso E2 y del E3 al entrepiso E12 columnas con capitel y un sistema de piso de losa plana bidireccional con capa de compresión de concreto superior e inferior y en la zona de escaleras y cubo de elevador muros de rigidez de tabique rojo recocido macizo confinado por trabes y columnas que ha presentado un buen comportamiento desde su reforzamiento a la fecha y que ha sido intervenido en un proceso de reestructuración o reforzamiento después del sismo de 1985. 3. La cimentación del edificio está resuelta mediante una retícula de contratrabes con dados bajo de cada columna y una pila circular de 100cm de diámetro apoyada en el estrato duro, según el análisis geotécnico y estructural el comportamiento es satisfactorio. 4. Habiendo inspeccionado el edificio y realizado el análisis de la estructura con el cambio de fachada en sus condiciones actuales, de acuerdo con lo especificado en el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal se puede concluir que el edificio Torre "A" cumple con las condiciones de seguridad establecidas para las construcciones clasificadas como del grupo "A", ya que cumple con los estados limite de falla en los elementos estructurales principales como son columnas y trabes. Así mismo cumple con las limitaciones indicadas para I estados límite de servicio de desplazamientos permisibles por entrepiso. 5. Como resultado de la reestructuración de la fachada del inmueble se concluye que se redujeron 606.96 toneladas de peso de acuerdo con la tabla anexa.

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14.- RECOMENDACIONES 1. Se deberá continuar con un programa de monitoreo topográfico de plomeo y nivelación, con gráficas para conocer la evolución de los desplomes y asentamientos diferenciales . Este será cada tres años y cuando exista un sismo mayor de 7.5 grados. 2. En caso de existir un sismo de magnitud mayor a 7.5 grados Richter, se deberá realizar una inspección postsismica detallada cargo de un Corresponsable en Seguridad Estructural. 3. Se deberá realizar una inspección de la estructura Corresponsable en Seguridad Estructural.

cada cinco años por un

MEXICO D.F A 12 DE DICIEMBRE DEL 2013 ELABORARON

ING. JUAN

. ZAMORATEGUI

BEJARANO

REVISO

ARQ. JESU E NEL GARCIA LEAÑOS. DIRECTOR RES ONSABLE DE OBRA DRO- 0351 y APROBO

ING. EDGAR MEN ZA BALANZARIO. CORRESPONSABL E SEGURIDAD ESTRUCTURAL

C/SE-0215 13

FRANCISCO

AUlLAR

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SANTIAGO

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ANEXO

DIFERENCIA

ENTREPISO

E12

8.41

70.76

62.35 48.72 48.72 48.72 48.72 48.72 48.72 48.72 51.72

E11

7.85

56.57

E10

7.85

56.57

E9

7.85

56.57

E8

7.85

56.57

E7

7.85

56.57

E6

7.85

56.57

E5

7.85

56.57

E4

7.85

59.57

E3

7.85

56.57

E2

7.85

56.57

E1

8.63

63.00

48.72 48.72 54.37

95.50

702.46

606.96

FRANCISCO

AGUILAR

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SANTIAGO

ATEPETLAC,

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