UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL “PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN”

TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL

AUTOR: HARO SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO TUTOR: ING. JUAN CARLOS MOYA HEREDIA QUITO-ECUADOR 2015

DEDICATORIA

A Dios padre, porque nunca estuve solo en este caminar, gracias señor por acompañarme en este sueño que hoy se transforma en realidad. A mis padres por su inagotable deseo de ver a todos sus hijos salir adelante, este logro es también de ustedes papi Héctor y mami Marina. A mis hermanos Mauricio, Alex y Gaby, como prueba de que todo lo podemos lograr aun cuando parezca imposible si soñamos y luchamos por hacerlos realidad. A mi compañera y amiga, Gaby, gracias por tu ayuda, tu paciencia y tu amor, todo lo podemos alcanzar. ¡Lo logré! A mi pequeño pedacito de cielo, Brithany, hija mía, aquí está a quien admiras y abrazas todos los días. Te amo. A mis papas abuelitos Papi Manolo y Mami Enma, a mis tías Madosa, Ligia, Ely, Ninfa, Gloria, Orfita, mi tío Alberto, Gustavo, Estalin, Oswaldo, Mauro, primos Sofy, Genderson, Samy, Verito, Juan Diego, Valeria, a toda mi familia, este logro también es de ustedes y gracias a ustedes porque estuvieron y están pendientes de este humilde personaje, he aquí el producto de sus consejos, palabras de apoyo y ayuda que me brindaron. A mis amigas y amigos, los constantes, los de siempre, gracias por esos buenos momentos compartidos, a seguir cosechando más logros amigos. A todos quienes de una u otra formar ayudaron a construir este profesional, ingenieros, arquitectos, amigos que compartieron sus conocimientos, aún hay más camino por recorrer y sé que voy por buen camino.

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AGRADECIMIENTO A mis padres, hermanos, esposa e hija, tías, tíos, amigos que con cada granito de arena aportaron al crecimiento y logro de este sueño. A la gloriosa Universidad Central del Ecuador, la Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemáticas, Escuela de Ingeniería Civil, que día a día sigue preparando a profesionales con toda entereza aptos para poder servir y retribuir a la sociedad que confía en nuestra alma mater. Al Ingeniero Juan Carlos Moya, por su guía, por compartir sus conocimientos y llevar a materializar este trabajo con alto nivel de investigación. A los ingenieros Manuel Sigcho y Danny del Valle, por sus acertados concejos en la finalización de este trabajo. A todos las ingenieras e ingenieros de la carrera de ingeniería civil, que con paciencia, esmero y dedicación comparten sus conocimientos, experiencias y son amigos que motivan a los estudiantes la búsqueda de una mejor calidad de investigación y profesionalismo. A la Ing. Cecilia Flores, Decana de la Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática, la Ing. Susana Guzman, directora de la Escuela de Ingeniería Civil, a todos los ingenieros que de una u otra forma colaboran para que la Facultad de Ingeniería, así como cada una de las escuelas que la conforman puedan ser reconocidas en el país con prestigio y sigan recibiendo a nuevos estudiantes para formarlos con un alto nivel de educación superior.

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AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL

Yo, HARO SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO en calidad de autor del trabajo de graduación o tesis realizado sobre “PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN”, por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me perteneces o parte de los que contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación. Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente autorización, seguirán vigentes a mi favor de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6, 8, 19, y demás pertinentes a la Ley de Propiedad Intelectual y su Reglamento. Quito, 10 de diciembre del 2015

--------------------------------------FIRMA HARO SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO CI: 171577081-2

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CERTIFICACIÓN En calidad de Tutor del proyecto de investigación:

“PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN, presentado y desarrollado por el señor: HARO SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO, previo a la obtención del título de Ingeniero Civil, considero que el proyecto reúne los requisitos necesarios. En la ciudad de Quito, a los 09 días del mes de Noviembre del 2015

--------------------------------------------Ing. Juan Carlos Moya Heredia MSc. TUTOR

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INFORME SOBRE CULMINACIÓN Y APROBACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN TEMA: “PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO

EX

INDA,

SEGÚN

LA

NORMA

ECUATORIANA

DE

LA

CONSTRUCCIÓN” TUTOR: ING. JUAN CARLOS MOYA FECHA:

12 de Noviembre de 2015

1. Antecedentes: Mediante Oficio DCIC-2015-237 del 23 de febrero de 2015, La Directora de la Carrera de Ingeniería Civil solicita el informe sobre el temario del Trabajo de Titulación “PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN

(NEC

2015)”,

presentado

por

el

señor:

HARO

SARAGURO GEOVANNY ALEJANDRO, al área académica de Estructuras, con la Ing. Paulina Viera A. como coordinadora, se realizan las debidas sugerencias al temario y concluyen que el trabajo presentado es pertinente para ser desarrollado. Con oficio Nº DCIC-2015-1200 del 2 de octubre de 2015, la Directora de Carrera en base a los informes presentados por los ingenieros miembros del área académica de estructura, así como la aprobación del informe de avance del 80% de desarrollo del Trabajo de Titulación por parte de la Unidad de Titulación Especial, AUTORIZA la correspondiente denuncia del Trabajo de Titulación solicitando al Ing. Juan Carlos Moya en calidad de Tutor se sirva analizar, dirigir, orientar, y a su vez emitir el presente informe tomando en cuenta las sugerencias realizadas por los miembros de la comisión para la elaboración del trabajo de graduación. 2. Desarrollo del Trabajo de Titulación: Para la elaboración del presente trabajo se hizo una recopilación de toda la información necesaria para el análisis del estado actual del inmueble así como también fue necesaria la ejecución de ensayos que permitan conocer el estado actual lo más cercano a la realidad y poder emitir una propuesta adecuada de reforzamiento del edificio Ex Inda. Una vez realizadas las inspecciones, los ensayos y contando con los informes de los mismos se procede al modelado de la estructura con el programa ETABS V 9.4; una vez que se ingresada con la geometría del

vi

mismo, es sometida a las cargas y acciones sísmicas que exige la actual Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC 2015). Se analiza el estado actual del inmueble para inmediatamente elegir la propuesta de reforzamiento del inmueble y se realiza un análisis económico de la propuesta emitida. 3. Conclusiones: Culminado el trabajo, se determina las siguientes conclusiones:



Culminado el trabajo de investigación se logró cumplir con la totalidad de los objetivos planteados al inicio del mismo.



La inspección al inmueble fue de vital importancia para tener de primera mano una idea del estado actual del inmueble, así como también el comparar los parámetros anotados en el formulario de Evaluación de Estructuras proporcionado por el Fema 154 para estructuras que han sido construidas y que han cumplido o están por cumplir su etapa de vida útil.



La herramienta ETABS es utilizada y sugerida para la ejecución de este tipo de trabajos de investigación pero es necesario recalcar el criterio que debe prevalecer del profesional sobre los resultados que el mismo arroje, ya que al no tener una formación adecuada se puede estar validando informes cuya conclusión no concuerda con la realidad de la estructura

poniendo

en

peligro

uno

de

los

principios

fundamentales de la ingeniería civil, como es la de asegurar al máximo la vida de los ocupantes del inmueble. 

El uso de las herramientas informáticas permite de una manera ágil, en corto tiempo y con un presupuesto económico significativo, conocer el estado actual del inmueble y como este podrá comportarse frente a eventos sísmicos que es el punto principal de preocupación de los profesionales que trabajan en esta área.



Las configuración de la estructura concuerda en gran medida con los actuales parámetros de construcción al no poseer discontinuidades en planta ni elevación, además

no se

generan efectos de columnas cortas que afectan la estabilidad vii

del mismo, pero debido a instalaciones sanitarias con problemas de fugas no atendidas, patologías propias del hormigón usado en la época conjuntamente con la falta de mantenimiento evidencian la necesidad de una intervención inmediata para que la estructura pueda seguir operando de manera segura para los ocupantes de la misma.

Atentamente,

--------------------------------------------Ing. Juan Carlos Moya Heredia MSc. TUTOR

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CERTIFICADO DE CULMINACIÓN DEL TRABAJO DE GADUACIÓN

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RESULTADO DEL TRABAJO DE GADUACIÓN

x

CONTENIDO CAPITULO I ................................................................................................... 1 1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA ....................................................... 1 1.1.

INTRODUCCIÓN ................................................................................. 1

1.2.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL TEMA SELECCIONADO ..... 2

1.3.

OBJETIVOS ......................................................................................... 2

1.3.1.

Objetivo General ............................................................................... 2

1.3.2.

Objetivo Específicos ......................................................................... 3

1.4.

HIPÓTESIS .......................................................................................... 3

1.4.1.

Variables dependientes .................................................................... 3

1.4.2.

Variables independientes.................................................................. 4

1.4.3.

Descripción de cada componente ..................................................... 4

CAPITULO II .................................................................................................. 5 2. MARCO TEORICO .................................................................................. 5 2.1.

ANTECEDENTES ................................................................................ 5

2.2.

FUNDAMENTACIÓN TEORICA .......................................................... 5

2.2.1.

Sismicidad en el Ecuador ................................................................. 5

2.2.2.

Vulnerabilidad Sísmica ..................................................................... 7

2.2.3.

Levantamiento de Información y Ensayos ........................................ 8

2.2.4.

Reforzamientos estructurales ......................................................... 12

2.3. CRITERIOS BÁSICOS PARA LA EVALUACIÓN VISUAL RÁPIDA DE ESTRUCTURAS .......................................................................................... 13 2.3.1.

Forma de Evaluación según el FEMA 154:..................................... 13

2.3.2.

Fases de Evaluación:...................................................................... 16

2.4.

MARCO LEGAL: CÓDIGOS, LEY, REGLAMENTOS, ORDENANZAS 19

CAPITULO III ............................................................................................... 22 3. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN ...................................................... 22 3.1.

GENERALIDADES DEL EDIFICIO .................................................... 22

3.2.

MODELAMIENTO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO .......................... 23

3.2.1.

Levantamiento de Información ........................................................ 23

3.2.2.

Ensayos de los elementos estructurales......................................... 34

3.2.3.

Modelación de la estructura con ETABS V 9.7.4 ............................ 35

3.2.4.

Análisis e interpretación de resultados ........................................... 50

xi

3.3. PROPUESTA DE CAMBIOS Y MODIFICACIONES ESTRUCTURALES A FIN DE CUMPLIR LOS REQUERIMIENTOS DE LA NORMA ....................................................................................................... 58 3.3.1.

Plan de mejoras para la estructura ................................................. 58

3.3.2.

Operacionalización de las Propuestas ............................................ 61

3.3.3.

Análisis Financiero .......................................................................... 64

CAPITULO IV............................................................................................... 66 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................ 66 4.1.1.

Conclusiones .................................................................................. 66

4.1.2.

Recomendaciones .......................................................................... 67

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 68 ANEXO 1 ..................................................................................................... 69 PLANOS: Levantamiento Geométrico del Edificio Ex Inda .......................... 69 ANEXO 2 ..................................................................................................... 70 PLANOS: Patologías detectadas en cada nivel del Edificio Ex Inda ............ 70 ANEXO 3 ..................................................................................................... 71 RESUMEN DE ENSAYOS EJECUTADOS EN EL EDIFICIO EX INDA: Escaneos Magnéticos, Carbonatación, Esclerometrías, Mecánica de Suelo71 ANEXO 4 ..................................................................................................... 72 Análisis de Precios Unitarios para el Edifico Ex Inda ................................... 72

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LISTA DE TABLAS Tabla 1: Carga viva de acuerdo con la ocupación o los usos. ..................... 38 Tabla 2: Calculo del peso propio de la losa. ................................................ 38 Tabla 3: Peso aportante por mampostería y vidrio. .................................... 39 Tabla 4: Resumen de carga muerta que actúa en el edifico Ex Inda. .......... 40 Tabla 5: Tipo de uso, destino e importancia de la estructura. ...................... 42 Tabla 6: Valores del factor Z en función de la zona sísmica. ....................... 42 Tabla 7: Valores para Ct y α en función del tipo de estructura. ................... 43 Tabla 8: Factor de Reducción de Resistencia Sísmica Z. ............................ 43 Tabla 9: Factores de sitio Fa........................................................................ 45 Tabla 10: Factores de sitio Fd...................................................................... 46 Tabla 11: Factor del comportamiento inelástico del subsuelo Fs. ............... 46 Tabla 12: Categoría de edificio y coeficiente de Importancia. ...................... 46 Tabla 13: Determinación del Espectro Sísmico. .......................................... 48 Tabla 14: Valores de ΔM máximos, expresados como fracción de la altura de piso. ............................................................................................................. 50 Tabla 15: Tabla de Participación de Masas según modo de Vibración........ 54 Tabla 16: Operacionalización para la fisura de la viga inclinada en piso 7. . 62 Tabla 17: Operacionalización para las eflorescencias detectadas en la estructura. .................................................................................................... 63 Tabla 18: Operacionalización para la disgregación detectada en la estructura. .................................................................................................... 63 Tabla 19: Operacionalización para el acero expuesto en la estructura. ...... 64 Tabla 20: Descripción de rubros para la propuesta de reforzamiento del Edificio Ex Inda. ........................................................................................... 65

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LISTA DE FIGURAS Figura 1: Ecuador, zonas sísmicas para propósitos de diseño y valor del factor de zona Z ............................................................................................. 8 Figura 2: Resumen de Evaluación de la Vulnerabilidad de una Edificación según el FEMA 154 ..................................................................................... 14 Figura 3: Informe de Vulnerabilidad según el FEMA 154 (2002) para la estructura Ex Inda. ....................................................................................... 15 Figura 4: Ubicación del inmueble con Google Maps ................................... 22 Figura 5: Fachada Norte de la Estructura ................................................... 24 Figura 6: Subsuelo Nv. -3.81 ...................................................................... 24 Figura 7: Imágenes de elemento estructural y mampostería con problemas de fisuras ..................................................................................................... 25 Figura 8: Imágenes de viga acartelada, losa alivianada en dos direcciones, losa maciza y estructura aporticada en ducto de ascensores. ..................... 26 Figura 9: Imágenes de ducto de hormigón armado (muro estructural). ...... 26 Figura 10: Losa Maciza en cuarto de Máquinas. ........................................ 27 Figura 11: Fisuras a la intemperie Terraza Accesible Piso 8. ..................... 27 Figura 12: Fachada Principal. ..................................................................... 28 Figura 13: Unión Viga – Mampostería piso 8 terrazas. ............................... 28 Figura 14: Losa de Cubierta-Armadura Expuesta piso 9 (Cuarto de Máquinas). ................................................................................................... 28 Figura 15: Armadura expuesta piso 9 (Cuarto de Máquinas). .................... 29 Figura 16: Ducto de Ascensores piso 8. ..................................................... 29 Figura 17: Ducto Adicional Piso 8 al Subsuelo. .......................................... 30 Figura 18: Cubierta piso 8. .......................................................................... 30 Figura 19: Piso 3 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. ...................... 31 Figura 20: Piso 6 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. ....................... 31 Figura 21: Piso 3 Presencia de Filtraciones en Losa de Entrepiso. ............ 31 Figura 22: Piso 2 Presencia de Filtraciones en Viga y Mampostería. ......... 31 Figura 23: Piso 2 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. ....................... 32 Figura 24: Piso 1 Presencia de Humedad en Columnas. ........................... 32 Figura 25: Piso 1 Presencia de Humedad en Antepecho. .......................... 32 xiv

Figura 26: Mezanine Presencia de Humedad en antepecho. ..................... 33 Figura 27: Piso 8 Desprendimiento de Enlucido. ........................................ 33 Figura 28: Piso 3 Disgregación de Hormigón en vigas. .............................. 33 Figura 29: Extracción de núcleo en losa descanso de escaleras................ 34 Figura 30: Pruebas de Carbonatación en hormigón de elementos estructurales. ............................................................................................... 34 Figura 31: Ensayo de Escáner en Vigas. .................................................... 35 Figura 32: Ensayo de Esclerometría en Columnas. .................................... 35 Figura 33: Modelo Estado Actual edificio Ex-Inda....................................... 36 Figura 34: Dimensión de columnas y vigas del edificio Ex-Inda. ................ 37 Figura 35:: Sección de losa alivianada para el cálculo del peso propio. ..... 38 Figura 36: Esquema de mampostería por m2.. ........................................... 39 Figura 37: Ingreso de Carga Viva en la Estructura. .................................... 41 Figura 38: Configuración en planta de la Estructura. .................................. 44 Figura 39: Configuración en elevación de la Estructura.............................. 44 Figura 40: Comprobación de irregularidad en elevación de la Estructura. .. 45 Figura 41: Espectro Sísmico Elástico e Inelástico para el Edificio Ex-Inda. ..................................................................................................................... 48 Figura 42: Ingreso del Espectro Sísmico Generado para el Edificio Ex-Inda en el programa Etabs. ................................................................................. 48 Figura 43: Ingreso del Cortante Basal para fuerza sísmica análisis estático y el valor de k.................................................................................................. 49 Figura 44: Derivas de piso SX. .................................................................. 50 Figura 45: Derivas de piso SY. .................................................................. 51 Figura 46: Derivas de piso SX. .................................................................. 52 Figura 47: Derivas de piso SY. .................................................................. 52 Figura 48: Ubicación de muros estructurales en el inmueble. ................... 53 Figura 49: Vista 3d en Planta del Tercer Modo de Vibración y Deformación Carga Viva. .................................................................................................. 54 Figura 50: Armadura de Refuerzo Calculada por el programa. .................. 55 Figura 51: Envolvente de Columna. ........................................................... 55 Figura 52: Reacciones en la base de la columna D4 Crítica. ..................... 56 Figura 53: Información de Diseño en el Programa Etabs. .......................... 57 Figura 54: Chequeo de diseño por capacidad del Edifico Ex Inda. ............. 57 xv

Figura 55: Etapas que constituyen la solución de un problema patológico en estructuras de H.A.. ..................................................................................... 58 Figura 56: Análisis de la Rehabilitación, principales etapas ....................... 62

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RESUMEN “PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO EX INDA, SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN”

El presente trabajo de graduación es un estudio que se realizó al inmueble denominado “Ex Inda” de propiedad del Instituto Ecuatoriano de Reforma Agraria y Colonización (IERAC) para el ministerio de Relaciones Exteriores, Comercio e Integración considerando la localización cercana al Edificio Principal del ministerio en mención. Para ejecutar esta propuesta de reforzamiento se llevaron a cabo visitas al lugar para examinar posibles daños estructurales, verificar el estado actual de la edificación y realizar el levantamiento estructural ya que no se cuenta con planos del inmueble. Se identificaron los sitios más adecuados para realizar los ensayos que permitan conocer las características de los materiales, tales como: esclerometrías, escaneos magnéticos, extracción y compresión de núcleos de hormigón, carbonatación en refuerzos expuestos, así como también el estudio de mecánica de suelos considerado según la NEC-SE-RE. Con estas actividades se procede al análisis estructural mediante la elaboración del modelo estructural usando el programa ETABS 9.7.4, simulación que se realiza mediante combinación del levantamiento estructural más los productos de los ensayos para obtener los resultados del análisis en su estado actual, tales como: momentos máximos, cortantes máximos, deformaciones, derivas de piso. Finalmente, una vez conocido el estado actual de la estructura, se proponen cambios y modificaciones estructurales que permitan cumplir con los requerimientos de la norma, se analiza la propuesta de manera técnicaeconómica y se sugiere un plan de mejoras que podrá ser utilizado si así lo decide la entidad interventora.

DESCRIPTORES: EVALUACIÓN ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO/REFORZAMIENTO DE COLUMNAS/VULNERABILIDAD SÍSMICA/ EVALUACIÓN RÁPIDA DE ESTRUCTURAS/PATOLOGÍAS DEL HORMIGÓN/NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN xvii

ABSTRACT "PROPOSAL FOR STRENGTHENING THE BUILDING STRUCTURE EX INDA UNDER ECUADORIAN STANDARD CONSTRUCTION" This graduation work is a study that was done to the property called "Ex Inda" owned by the Ecuadorian Institute of Colonization and Agrarian Reform (IERAC) for the Ministry of Foreign Affairs, Trade and Integration considering the area near the main building of the ministry location in question. To run this proposed reinforcement were conducted site visits to examine possible structural damage, check the current status of the building and make the structural survey as it has no plans for the property. The most suitable sites were identified for the tests that reveal the characteristics of materials, such as esclerometrías, magnetic scans, extraction and compression of concrete cores, carbonation reinforcements exposed, as well as the study of soil mechanics considered according to NEC-SE-RE. With these activities we proceed to structural analysis by developing the structural model using the program ETABS 9.7.4, simulation conducted by combination of structural products rising more trials to get the results of the analysis in its current state, such as: maximum time, maximum shear deformations, drifts floor. Finally, once known the current state of the structure, changes and structural changes that would meet the requirements of the standard are proposed, the proposed technical-economical analyzes and an improvement plan that can be used is suggested if is decided by the Supervisory Body.

DESCRIPTORS:

EVALUATION

OF

CONCRETE

STRUCTURAL

/

REINFORCEMENT OF COLUMNS / SEISMIC VULNERABILITY / QUICK EVALUATION STANDARD

OF

STRUCTURES

/

ECUADORIAN

DISEASES OF

xviii

OF

CONCRETE

/

CONSTRUCTION

CAPITULO I 1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA 1.1. INTRODUCCIÓN Ecuador se ubica en el llamado “Cinturón de Fuego del pacífico”, donde la influencia de la subducción de la Placa de Nazca dentro de la Placa Sudamericana, constituye la principal fuente generadora de energía sísmica en los países sudamericanos como Chile, Perú, Colombia y desde luego en nuestro país. Es frecuente el aparecimiento de sismos en diferentes zonas del mundo en menor o mayor magnitud y con consecuentes pérdidas humanas y económicas, circunstancias que deben incentivar para la formación de una verdadera cultura de prevención, que desgraciadamente en el Ecuador aún no la poseemos. Por desgracia, ninguna ciudad del Ecuador está preparada para un evento sísmico grande, lo que despierta el temor de profesionales entendidos del tema sobre la magnitud de daños en la estructura y sobre todo de pérdidas humanas que puede generar, esto desde luego es muy lamentable, pero es una posibilidad que tiene su explicación muy sencilla cuando nos remitimos a observar las estructuras existentes y las múltiples fallas constructivas de cada edificación. Alrededor del 70% de las edificaciones del Ecuador no reúne las condiciones para ser llamadas sismo-resistentes, esto debido a la construcción informar y la falta de control en la construcción de edificaciones. Si bien es cierto aparentan y demuestran estabilidad ante los efectos de las cargas verticales (y por varios años), lo que podría hacer pensar que dicha estructura es segura. Pero desafortunadamente un elevado porcentaje de estructuras no están en capacidad de comportarse satisfactoriamente en el rango inelástico (situación provocada en un sismo) o simplemente durante su diseño no se contempló la filosofía de diseño sismo-resistente.

1

En fin, puede haber un conjunto de errores en el diseño y construcción, que hacen que una estructura tenga puntos vulnerables durante un terremoto. Si bien es cierto, dichas fallas no pueden salir a la vista con los efectos de las cargas verticales (peso propio y peso de personas) pero sin lugar a dudas aparecerán con un fenómeno sísmico y en este caso las consecuencias pueden ser desastrosas. 1.2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL TEMA SELECCIONADO Considerando que nuestro país se encuentra ubicado en una zona de alto riesgo sísmico, la actualización reciente de la Normativa Técnica referente a la seguridad estructural de las edificaciones así como la generación de equipos que permiten obtener datos de estructuras de manera más ágil, así como ensayos realizados para conocer el estado actual de una estructura que ya ha soportado cargas verticales y horizontales. Ya que es necesario conocer si una estructura puede continuar prestando sus servicios de manera segura, resulta de gran importancia conocer que proceso se debe realizar al momento de enfrentarnos a la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de una estructura, saber que parámetros contempla la norma en vigencia, así como familiarizarnos con el uso de normas y especificaciones como FEMA-154 (método cualitativo), combinado con un análisis más complejo

mediante un método cuantitativo que busca

cuantificar la resistencia de los materiales como acero y hormigón, por tanto, este trabajo de graduación busca identificar el estado actual de la estructura denominada Ex Inda mediante la combinación de métodos cualitativos y cuantitativos así como enmarcar los criterios y métodos que la norma NECSE-RE describe para evaluar el riesgo sísmico de estructuras y poder garantizar la utilización segura y eficiente de la edificación. 1.3. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo General 

Proponer un tipo de reforzamiento estructural que permita cumplir los requerimientos de la NEC 2015.

2

1.3.2. Objetivo Específicos 

Recopilar la información existente de la estructura, mediante una inspección visual identificar el estado actual de la misma resaltando fisuras o hundimientos y efectuar el levantamiento y dibujo de la geometría estructural existente localizando en el mismo los puntos críticos con ayuda de un registro fotográfico de daños (de existir) en los sistemas estructurales.



Identificar los materiales constructivos del sistema estructural mediante los siguientes ensayos: o Prueba de detección de armaduras y recubrimientos o Ensayo de esclerometría o Prueba de carbonatación y determinación del grado de corrosión



Elaborar el modelo estructural lo más cercano a la realidad tanto en dimensiones como en materiales constructivos con el programa ETABS con el fin de estudiar el efecto de las cargas de diseño y servicio de acuerdo a los parámetros de la NEC-SE-DS.



Analizar las diferentes propuestas de cambio y modificaciones estructurales con el fin de cumplir los requisitos de resistencia y deflexión de la estructura.

1.4. HIPÓTESIS Luego de realizar la evaluación del estado actual del edificio denominado “Ex Inda”, podrá decidirse si la estructura soportará las cargas de servicio o si es necesario un tipo de reforzamiento estructural que permita cumplir con los parámetros de la NEC 2015. 1.4.1. Variables dependientes Hayman (1974: 69) la define como propiedad o característica que se trata de cambiar mediante la manipulación de la variable independiente. Para la estructura en análisis, las variables dependientes corresponden: o Evaluación del comportamiento de la estructura existente frente a eventos sísmicos. 3

o Localización de puntos críticos de la estructura. o Determinación de adecuaciones y construcciones internas que garanticen el uso seguro y eficiente de la estructura o La calidad del modelamiento estructural lo más cercano a la realidad tanto en dimensiones como en materiales constructivos. 1.4.2. Variables independientes Se denomina así a aquella que es manipulada por el investigador en un experimento con el objeto de estudiar cómo incide sobre la expresión de la variable dependiente. Las variables independientes del presente análisis corresponden a los distintos tipos de ensayos a realizarse en la estructura con el fin de poder establecer el estado de los materiales componentes de la misma, estos son: o Recopilación de información existente de la estructura en estudio. o Identificación visual entrenada. o Sondeo para conocer selectivamente los materiales utilizados en el edificio. o Pruebas de detección de armaduras y recubrimientos, ensayos de esclerometría, prueba de carbonatación y determinación del grado de corrosión. 1.4.3. Descripción de cada componente Las variables dependientes del presente estudio permitirán el adecuado análisis estructural y sísmico minucioso que permitirán determinar la vulnerabilidad sísmica del edificio; así como también se podrá determinar la capacidad de carga en función de las características de cada uno de los elementos componentes. Por su parte, las variables independientes, en lo correspondiente a ensayos dependerán de la cantidad, calidad y experiencia del laboratorista para poder proporcionar datos adecuados y reales, mientras que las visitas de campo dependerán de la experticia y el entrenamiento del profesional para poder detectar daños en elementos estructurales, así como sitios de importancia para el estudio estructural. 4

CAPITULO II 2. MARCO TEORICO 2.1. ANTECEDENTES En la actualidad, es común el escuchar de terremotos que han ocurrido en el mundo, los mismos que han sido causa de grandes catástrofes de las que lo más lamentable son las pérdidas humanas por sobre las pérdidas materiales. La evaluación de estructuras pretende proporcionar al profesional de herramientas adecuadas que le permitan poder cuantificar las pérdidas de una estructura por la acción de terremotos. Para ejecutar estas herramientas, los profesionales de la rama de ingeniería civil contamos con la norma NEC-SE-RE que contempla el “Riesgo Sísmico, Evaluación y Rehabilitación de estructuras” que busca dar respuesta a la demanda de la sociedad en cuanto a la mejora de la calidad y la seguridad de las edificaciones, buscando además proteger a las personas. El presente trabajo de graduación analizará los parámetros dados por la norma, aplicándolos en la estructura y permitiendo a profesionales y estudiantes tener una herramienta que sirva de ejemplo para otros proyectos de similares características. 2.2. FUNDAMENTACIÓN TEORICA 2.2.1. Sismicidad en el Ecuador La actividad sísmica del Ecuador está relacionada con su contexto geodinámico donde interactúan tres placas tectónicas: la placa oceánica de Nazca, la Placa continental Sudamericana y el Bloque Norandino. En este ambiente, y debido a la colisión y subducción de la placa oceánica bajo las dos placas continentales, se identifican varias fuentes sísmicas: la primera relacionada con el fenómeno de subducción propiamente dicho, la segunda relacionada con la deformación y movimiento relativo de las dos placas continentales debido al choque con la placa oceánica, ambas de carácter superficial y la tercera, asociada a una deformación en la placa oceánica 5

subducida y de carácter profundo (Segovia Mónica, 2010), a continuación se anotan los eventos telúricos de gran magnitud ocurridos en nuestro país: 

1906/01/31: Terremoto con epicentro en el Océano Pacífico, frente a las costas de la frontera Ecuador-Colombia.



1911/09/23: Violento sismo en varios cantones de la provincia de Chimborazo donde el 90% de edificios y casas fueron afectadas.



1913/02/23: Terremoto en Loja, El Oro y Azuay, destrucción total de algunas viviendas. Daños graves en muchas casas de la misma zona y en poblaciones del Guayas.



1914/05/31: Movimiento sísmico en la provincia de Pichincha, acompañado de ruidos subterráneos. Por el Sur sentido hasta Cuenca y por el Norte hasta Ibarra.



1923/12/16: Terremotos en la provincia del Carchi, cayeron muchas casas, en especial en los pueblos y sectores rurales así como campesinos. Murieron cerca de 300 personas.



1942/05/14: Terremoto cuyos efectos se extendieron a la mayor parte de las provincias de la Costa y dos de la Sierra. Se reportaron daños en Manabí, Guayas, Los Ríos, Esmeraldas, Bolívar e Imbabura. En otras provincias los efectos fueron de poca magnitud.



1949/08/05: Terremoto de Pelileo, ciudad que fue totalmente destruida. Destrucción casi total de muchas poblaciones de las provincias de Tungurahua y Cotopaxi. Graves daños en localidades de las provincias de Chimborazo y Bolívar.



1958/01/19: Terremoto en Esmeraldas. Colapso total de casas antiguas y colapso parcial de construcciones nuevas y edificios. Los efectos se extendieron a la provincia de Imbabura y al departamento de Nariño, Colombia.



1987/03/06: Terremoto de la provincia del Napo, también hubo serios daños en ciudades y poblaciones de las provincias de Sucumbíos, Imbabura, Pichincha y el este del Carchi.



1996/03/28: Terremoto de la provincia de Cotopaxi, en especial Pujilí, Salcedo y otras ciudades de esta región fueron sacudida por un

6

terremoto de 5.7 grados en la escala de Richter, dejando un saldo de 62 muertos, siete mil casa destruidas y más de 15 mil damnificados. 1 

1998/08/04: Terremoto en la provincia de Manabí. Gran destrucción de edificios en Bahía de Caráquez. Daños graves en Canoa, San Vicente y localidades cercanas. En otras ciudades de Manabí los daños fueron de menor proporción. 2



2014/08/12: Sismo de 5.1 grados con epicentro en Calderón, afectaron la parroquia de Guayllabamba y Quito, cuatro fallecidos, dos heridos, 64 viviendas afectadas, siendo la movilidad la más afectada tras el cierre de un tramo de la Panamericana Norte por el deslizamiento y daños en los taludes. 2.2.2. Vulnerabilidad Sísmica

El Ecuador tiene una larga historia de actividad sísmica que, en los últimos 460 años, ha provocado la destrucción de ciudades enteras como Riobamba e Ibarra, con la muerte de más de 60 000 personas (Yépez H. et al 1998). Escenarios sísmicos probables evaluados en Quito (EPN et al 1994), Guayaquil (Argudo J. et al, 1 999) y Cuenca (García E. etal 2 000), muestran la necesidad urgente por emprender en programas para la mitigación del riesgo sísmico. El estudio del riesgo sísmico y su impacto en el desarrollo, constituye un reto científico crucial para el siglo veinte y uno. El riesgo sísmico resulta de la combinación de3 factores: peligro sísmico, nivel de exposición, vulnerabilidad al daño de las edificaciones. El análisis de vulnerabilidad se realiza a través de funciones de vulnerabilidad o fragilidad, que relacionan probabilísticamente una medida de intensidad sísmica con una medida de daño en la edificación. En muchos casos las funciones de vulnerabilidad también incorporan las consecuencias del daño en términos de pérdidas humanas y materiales. 3

1

Fuente: Diario La Hora publicado el 28 de Marzo de 2010 Fuente: Instituto Geofísico de la E.P.N. – Catálogo de Terremotos del Ecuador. 3 Fuente: Norma Ecuatoriana de la Construcción, Riesgo Sísmico, Evaluación, Rehabilitación de Estructuras 2

7

Figura 1: Ecuador, zonas sísmicas para propósitos de diseño y valor del factor de zona Z

La mayoría del territorio del Ecuador se encuentra ubicado en una zona de alto peligro sísmico, como se evidencia en la NEC-SE-DS, en la Figura 1. La vulnerabilidad o susceptibilidad al daño de muchas edificaciones que tienen un alto grado de exposición por estar en su mayoría situadas en ciudades con alta peligrosidad sísmica como Quito, Guayaquil y todas las ciudades costeras, de aquellas construidas antes de la promulgación de los códigos de la construcción o de aquellas que no han sido diseñadas apropiadamente y que a lo largo de su vida han sido reformadas, ampliadas o que han sufrido un cambio en el tipo de uso, distinto al contemplado en el diseño.4 2.2.3. Levantamiento de Información y Ensayos El levantamiento de información corresponde a la recopilación de información disponible tal como planos estructurales y arquitectónicos actualizados de acuerdo a lo construido, con las especificaciones y propiedades mecánicas de los materiales estructurales constituyentes de los elementos encontrados, y los cálculos correspondientes al diseño que 4

Fuente: Norma Ecuatoriana de la Construcción, Riesgo Sísmico, Evaluación, Rehabilitación de Estructuras

8

demanda la estructura, memorias de cálculo, estudios de suelos y diversos documentos técnicos de vital importancia para el estudio de vulnerabilidad estructural, debe ser obtenida de acuerdo a ASCE 41. Se debe realizar visitas técnicas de inspección a las edificaciones donde se pueda establecer criterios básicos para el desarrollo del estudio. Adicionalmente en estas visitas técnicas se verificaran las dimensiones de los elementos principales de la estructura así como la ubicación y distribución del refuerzo de acero corroborando la información de los planos estructurales. Se deberá ubicar las zonas estratégicas para la ejecución de ensayos parcialmente destructivos y no destructivos para las evaluaciones de patología estructural. Para ello se llevaron a cabo exploraciones con equipos de detección de refuerzo mediante técnicas no destructivas. Así mismo es necesario verificar que el sistema estructural de la edificación corresponde a pórticos de hormigón resistentes a momento. La configuración estructural y las posibles deficiencias pueden ser evaluadas mediante los métodos presentados en ASCE 31 o FEMA 310. La información correspondiente a ensayos deberá incluir fotos de todas las incidencias y fases del proceso de toma de muestras, identificadas con la fecha y el tipo de elemento estructural (vigas, losas, columnas, muros de carga y cimentaciones), y cualquier otra información de importancia. Estudios de suelos y geotécnicos.- Si la edificación fue construida sin contar con estudios de suelos, el mismo deberá ser realizado en la obra ya construida, y evaluar las fundaciones existentes de acuerdo a sus resultados. Levantamiento de los Elementos de Hormigón.- Informe de las condiciones que presentan los miembros estructurales y obtención de la resistencia de los diferentes elementos que la componen, según los siguientes casos: a) Edificios sin Pruebas y Ensayos Comprobatorios. El levantamiento estructural de las edificaciones construidas sin documentación 9

comprobatoria del control de calidad de los elementos que componen la estructura, se realizará mediante uno de los siguientes métodos: Pruebas Destructivas. Realización de ensayos a muestras de núcleos extraídas de los elementos estructurales más críticos, siguiendo el procedimiento establecido en las normas ASTM C 42,C 42M y ASTM C 823, y de acuerdo a la siguiente proporción por cada nivel: -15% de los elementos verticales sismorresistentes (muros y columnas), cuya selección se hará en ambas direcciones. - Un núcleo por cada 15 m3 para el caso de las vigas. - Un núcleo por cada 150 m2 para el caso de las losas. Pruebas no destructivas. Realización de ensayos al 25% de los elementos estructurales de cada nivel, mediante equipos aprobados, las cuales serán permitidas siempre y cuando se complementen con ensayos de núcleos de al menos el 5% de los elementos verticales sismorresistentes, un núcleo por cada 30 m3 de las vigas y uno por cada 300 m2 de las losas, escogidos entre los mismos elementos seleccionados en las pruebas no destructivas, pero en ningún caso serán menos de un ensayo por cada tipo de elemento estructural por nivel, o uno en cada dirección en el caso de muros y columnas. Se deberá realizar una correlación de los datos obtenidos en las pruebas no destructivas, con los valores de rotura obtenidos en los núcleos extraídos. El informe de estas pruebas deberá estar acompañado del último certificado vigente de los equipos utilizados durante el procedimiento. b) Edificaciones con Pruebas y Ensayos Comprobatorios. Cuando el evaluador estructural obtenga información confiable de registros, en original, de una cantidad representativa de las pruebas realizadas a probetas tomadas durante el vaciado del hormigón en la construcción (tres por cada 7 m3 ), tanto por la hormigonera como por una supervisión privada, en caso de que la hubiere, revisará la documentación, constatará la fecha en que fue obtenida, y hará las 10

comprobaciones para analizar la veracidad de los valores de la resistencia del hormigón obtenidos en la obra. En este caso será requerido realizar pruebas adicionales no destructivas al 15% de los elementos estructurales por nivel, seleccionando los más críticos. Esta documentación formará parte de los documentos de la evaluación.

Levantamiento de Armaduras.- Informe del levantamiento de la armadura de los elementos estructurales construidos (vigas, losas, columnas y muros) indicando cantidad, diámetro y grado, avalados por imágenes fotográficas fechadas de cada elemento intervenido. La cantidad mínima de elementos estructurales a los que se requerirá el levantamiento de la armadura será del 70% de las columnas y muros de hormigón armado, el 30% de las vigas, y el 10% de las losas. En caso de que el levantamiento sea realizado mediante pruebas no destructivas, con equipos de detección de barras de refuerzo en elementos de hormigón armado, dichos equipos deberán ser capaces de presentar una salida gráfica de los resultados, la cual será incluida en el informe técnico presentado, para que pueda ser fácilmente interpretados por los ingenieros estructurales encargados de la revisión. El informe de estas pruebas deberá estar acompañado del último certificado vigente de los equipos utilizados durante el procedimiento. Levantamiento de Estructuras Metálicas.- En caso de edificaciones construidas en estructuras metálicas o combinadas, se realizará una evaluación visual según el FEMA 351 y 353, y se presentará un informe sobre las condiciones de la estructura y los elementos que la componen, muestreado con fotos, indicando al menos los siguientes datos: a) Condición existente de los elementos metálicos, indicando si existen señales de corrosión, dónde ocurren y el grado de la misma, así como también cualquier señal del deterioro de la estructura.

11

b) Grado, espesores y dimensiones de todos los elementos de acero en columnas y vigas, así como de las cerchas. No será requerido determinar el grado del acero, siempre y cuando se asuma el tipo A36 para todos los elementos metálicos. c) Tipos de uniones utilizadas en cada elemento, indicando si son atornilladas o soldadas, cantidad, diámetro y tamaño de los pernos, dimensiones y espesores de las placas de apoyo, tipo de soldadura utilizada. d) Conectores, riostras, correas, rigidizadores, y demás elementos. Levantamiento de las Cimentaciones.- Para el caso particular de las cimentaciones, se realizarán exploraciones para obtener muestras del hormigón en al menos el 10% de las cimentaciones que correspondan a las columnas

analizadas,

pero

en

ningún

caso

en

menos

de

dos.

Adicionalmente, se deberá determinar la profundidad de cimentación, el espesor y el área de la cimentación de las mismas. 2.2.4. Reforzamientos estructurales La

propuesta

de

reforzamiento

se

presentará

en

los

planos

correspondientes, indicando claramente las partes a demoler y construir o reforzar, detalles estructurales de las partes a reforzar, y las especificaciones técnicas, con los detalles de las uniones de elementos nuevos con los existentes, y demás informaciones pertinentes para la correcta ejecución de los trabajos. En caso de que la solución implique la utilización de materiales especiales de reforzamiento, se presentarán las especificaciones de dicho material, incluyendo los procedimientos constructivos que se seguirán para la adecuación de la estructura, cumpliendo con las indicaciones de los fabricantes. La solución estructural propuesta, deberá cumplir con la normativa vigente, además de los correspondientes al área de estructura. En ningún caso se podrán iniciar los trabajos de reforzamiento hasta tanto sean aprobados los planos que contengan la solución presentada.

12

Además de los planos estructurales de reforzamiento, se deberán presentar las actualizaciones de los demás planos y cálculos de las instalaciones u otras partes de la edificación que hayan sufrido modificaciones a consecuencia de los cambios a los que será sometida la estructura, tales como fachada, arquitectura, estacionamientos e instalaciones generales, entre otras, para fines de revisión técnica. 2.3. CRITERIOS BÁSICOS PARA LA EVALUACIÓN VISUAL RÁPIDA DE ESTRUCTURAS Una evaluación visual rápida busca identificar, inventariar y clasificar la estructura de acuerdo a parámetros visuales de riesgo sísmico para lo cual el profesional estará debidamente entrenado. La norma NEC SE RE en su capítulo 7, sugiere el uso de: -Los métodos que se presentan en FEMA 154 -La metodología publicada por el Grupo Nacional de Defensa para los Terremotos, Italia (GNDT) 2.3.1. Forma de Evaluación según el FEMA 154: El método usado en los Estados Unidos por el Federal Emergency Management Agency (FEMA), conocido como FEMA-154, es un método cualitativo, el cual para la determinación de si se reforzará la edificación lo hace a través de un índice, si el resultado de la evaluación es menor o igual que dos (≤ 2) hay que usar un método más detallado que conlleva el análisis de la edificación con análisis primeramente lineal, si cumple no hay que reforzar, si no cumple hay que hacer un análisis no lineal de la edificación, si cumple no hay que reforzar y si no cumple definitivamente hay que reforzarla. Si el índice de la metodología es mayor o igual que dos (≥ 2), no necesita reforzamiento, el índice 2 significa que la edificación tiene una probabilidad de 1 a 100 de que colapse. El método maneja un formulario que contempla una descripción de la edificación que incluye: localización, número de pisos, año de construcción, área de construcción, nombre del edificio, uso, foto de la edificación, un espacio para esquematizar irregularidades tanto en planta como en 13

elevación. También posee unos recuadros donde se señalará el uso, la cantidad de persona que la ocuparán, los tipos de suelo, los tipos de elementos no estructurales, 15 estructuraciones a contemplar, las cuales se presentaran con los índices básicos de acuerdo al riesgo sísmico de la localidad, luego presenta un recuadro donde están los factores de ajuste del índice básicos por las siguientes características: altura media (4 – 7 niveles), gran altura ( ≥ 8 niveles), irregularidades en elevación, irregularidades en planta, ajuste por el año de la edificación ante de uso de la primera normativa, ajuste por el año de construcción después de la normativa vigente. Para estas evaluaciones se suministra la información para su uso, aunque está hecha para los Estados Unidos, se va a extrapolar esa información para nuestro país. Luego presenta el cuadro de ajuste por el tipo de suelo, y por último se determina el índice final a través de una suma algebraica de los valores involucrados. Conocido este índice final se determina si no se necesita reforzar la edificación o si hay que utilizar otro método como explicamos anteriormente.

Figura 2: Resumen de Evaluación de la Vulnerabilidad de una Edificación según el FEMA 154 5

5

Metodología para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de edificaciones de hormigón armado existente, vol. XXXVI, núm. 2, abril-junio, 2011, pág. 256-375

14

Para el presente trabajo de investigación se descargó de la página del municipio de quito el formato que contempla los parámetros anotados anteriormente para el inmueble denominado “Ex Inda”: MUNICIPIO DEL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO EVALUACIÓN VISUAL RÁPIDA DE VULNERABILIDAD SISMICA PARA EDIFICACIONES DENTRO DE UN REGIMEN TRANSITORIO Y ESPECIAL PARA EL RECONOCIMIENTO DE EDIFICACIONES EXISTENTES EN EL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO Código:

LMU - 21 / REE

ANEXO N°1

100 ESQUEMA ESTRUCTURAL EN PLANTA Y ELEVACIÓN DE LA EDIFICACIÓN A EVALUARSE

101 102 103 104 105 106

DATOS EDIFICACIÓN Nombre de la Edificación: Dirección: Sitio de referencia: Tipo de uso: Número de pisos:

Edifico "Ex Inda" Pasaje León Vivar N22-30 Cerca al Parque General "Julio Andrade" Oficinas 11 niveles

107 108 109 110

DATOS CONSTRUCCIÓN Área construida: Año de construcción: Año de remodelación:

3129.74 m2 1982 En Proceso

111 112 113 114

DATOS DEL PROFESIONAL Nombre del evaluador Cédula del evaluador Registro SENESCYT

Geovanny A. Haro 171577081-2 n/a

115 FOTOGRAFÍAS

A

B

4,16

D

C

5,62

7,54

E

5,64

N +34,67

4,79

N +32,13 CUARTO DE MÁQUINAS

N +29,88 TERRAZA

N +26,71 PISO No 7

N +23,49 PISO No 6

N +20,28 PISO No 5

25,36

N +17,07

38,52

PISO No 4

N +13,90 PISO No 3

N +10,68 PISO No 2

N +7,51 PISO No 1

N +4,22

3,01

1

MEZZANINE

0,55

N +0,21

3,91

PLANTA BAJA

N -3.85 SUBSUELO

200 201 202 203 204 205 206

TIPOLOGIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL MADERA Mampostería sin refuerzo Mampostería reforzada Mixta acero-hormigón o mixta madera-hormigón Pórtico Hormigón Armado Pórtico H. Armado con muros estructurales

W1 URM RM MX C1 C2

207 208 209 210 211 212 213

X

C3 PC S1 S2 S3 S4 S5

PUNTAJES BÁSICOS, MODIFICADORES Y PUNTAJE FINAL S

300 301

PARÁMETROS CALIFICATIVOS DE LA ESTRUCTURA

302 puntaje básico 303 303A 303B 303C

Pórtico H. Armado con mampostería confinada sin refuerzo H. Armado prefabricado Pórtico Acero Laminado Pórtico Acero Laminado con diagonales Pórtico Acero Doblado en frío Pórtico Acero Laminado con muros estructurales hormigón Pórtico Acero con paredes de mampostería de bloque

ALTURA baja altura (menor a 4 pisos ) mediana altura (4 a 7 pisos ) gran altura (mayor a 7 pisos )

304 IRREGULARIDAD 304A Irregularidad vertical 304B Irregularidad en planta

TIPOLOGÍA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL RM MX C1 C2 C3 PC S1 S2 S3

S4

S5

1.8

2.8

1.8

2.5

2.8

1.6

2.4

2.6

2.8

2

0 N/A N/A

0 N/A N/A

0 0.4 N/A

0 0.2 0.3

0 0.4 0.6

0 0.4 0.8

0 0.2 0.3

0 0.2 0.4

0 0.2 0.6

0 0.4 0.8

0 0.4 0.8

-2.5 -0.5

-1 -0.5

-1 -0.5

-1.5 -1.5 -0.5 -0.5

-1 -0.5

-1 -0.5

-1 -0.5

-1 -1.5 -1.5 -1 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5

-1 -1

W1

URM

4.4

3

2

0 0 0.4 N/A 0.8 N/A

305 305A 305B 305C

CODIGO DE LA CONSTRUCCIÓN Pre-código moderno ( construido antes de 1977) o auto construcción Construido en etapa de transición (desde 1977 pero antes de 2001) Post código moderno (construido a partir de 2001)

0 0 1

-0.2 0 N/A

-1 0 2.8

-1.2 -1.2 0 0 1 1.4

-1 0 2.4

-0.2 0 1.4

-0.8 0 1

-1 0 1.4

-0.8 -0.8 -0.8 0 0 0 1.4 1 1.6

-0 0 1

306 306A 306B 306C

SUELO Tipo de suelo C Tipo de suelo D Tipo de suelo E

0 0 0

-0.4 -0.6 -0.8

-0.4 -0.6 -0.4

-0.4 -0.4 -0.6 -0.6 -1.2 -1.2

-0.4 -0.6 -0.8

-0.4 -0.4 -0.8

-0.4 -0.6 -1.2

-0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2

-0 -0 -1

307 PUNTAJE FINAL 400 401 402 403

GRADO DE VULNERABILIDAD S menor a 2,3 S entre 2,3 y 2.5 S mayor a 2,5

2.8

Alta vulnerabilidad, requiere evaluación espacial Media vulnerabilidad Baja vulnerabilidad

X

404 OBSERVACIONES: Debido a la falta de planos e información del inmueble, se sugiere proceder a ejecutar los ensayos y realizar el modelado del inmueble para confirmar a mayor profundidad el estado de la estructura. FIRMA RESPONSABLE EVALUACIÓN Referencia del formulario: FEMA154 (2002). Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards – A Handbook. 2nd edition. FEMA & NEHRP report, ATC, California

Figura 3: Informe de Vulnerabilidad según el FEMA 154 (2002) para la estructura Ex Inda.

15

2.3.2. Fases de Evaluación: Primera fase: Levantamiento topográfico: Este trabajo deberá ser realizado por personal con experiencia, que maneje los equipos e instrumentos en el levantamiento y tenga conocimiento del sistema informatizado para el proceso de dibujo y representación, lo que permitirá obtener una representación gráfica del inmueble a ser levantado. Producto: Plano(s), en formato A1 y A3 a escala adecuada para su correcta interpretación. Levantamiento plani-altimétrico de fachadas: Este trabajo deberá ser realizado por personal con experiencia, que maneje los equipos e instrumentos en el levantamiento y, tenga conocimiento del sistema informatizado para el proceso de dibujo y representación. Producto: Plano(s) en formato A1 y A3 a escala adecuada para su correcta interpretación planos en 3d de la topografía si el terreno lo requiere o el proyecto. Levantamiento fotográfico: Constituye el registro de fotografías del estado actual del área de estudio, incluye las fachadas y las áreas de su entorno inmediato del área de intervención. Producto: Levantamientos fotográficos en formato A1 y A3

a escala

adecuada para su correcta interpretación, ubicación de las fotografías en plano referencial. Estudio Estructural: La investigación consistirá en la recopilación IN-SITU de la información necesaria para determinar el estado de la estructura y su conservación por medio de la investigación preliminar y detallada de la estructura identificando indicios anómalos como fisuras, grietas, desplomes, eflorescencias y patologías de la edificación en general, así como el análisis y auscultación profunda de las intervenciones anteriormente realizadas en la estructura.

16

Se establecerá un plan de exploraciones o prospecciones, en elementos estructurales del o de los sistemas estructurales existentes, acabados y complementarios que a criterio de los especialistas se requiera investigar. La exploración a realizarse, si fuera el caso, se encasillará dentro de las siguientes recomendaciones: 

Los ensayos deben partir del criterio de causar el menor daño a la edificación y que no se conviertan en otro agente de deterioro.



Localizar en planos, ejecutar los detalles respectivos de cada una de las prospecciones y describir los hallazgos (Mapa de Prospecciones).



Comparación de ensayos que clarifiquen y confirmen los resultados entre sí.



Evitar en lo posible los ensayos altamente invasivos o destructivos en la estructura.



Documentar fotográficamente cada una de las prospecciones y hallazgos.

Producto: Memoria estructural donde se expresarán en un documento en formato A1, A3, A4, los criterios de cálculo optados para este proyecto, el sistema constructivo a seguir, su técnica de ejecución, empleo de materiales, etapas de trabajo y aproximación de tiempos. Estudio de suelos si el proyecto lo amerita: De ser necesario se presentará un Informe Técnico de Suelos, que contemple perforaciones necesarias, con ensayos SPT, toma de muestras y ensayos varios. Producto: Informe técnico del laboratorio en formato A4 responsable del análisis de las muestras. Segunda fase: De ser el caso y de requerirse cualquier intervención en el inmueble, se presentará el proyecto estructural de reforzamiento del inmueble, el proyecto definitivo de cálculo, diseño, detalle y especificaciones técnicas de los elementos que serán usados para el reforzamiento.

17

Los planos de propuesta constructiva y estudios estructurales incluirán: el diseño de los elementos, cimentación, vigas, losas, cubiertas si el proyecto lo requiere y el criterio estructural general del proyecto, que ha de expresarse en detalles de los aspectos más significativos, los elementos soportantes. La memoria estructural contendrá los siguientes aspectos generales si el proyecto lo amerita: 

Identificación visual de fisuras o hundimientos de la estructura existentes.



Levantamiento y dibujo de la geometría estructural de la estructura existente.



Reconocimiento y evaluación del comportamiento de la estructura existente.



Trabajo técnico de seguimiento conjuntamente con profesionales asignados para cada área a intervenir.



Sondeo para conocer selectivamente los materiales utilizados.



Localizar los puntos críticos de la estructura existente.



Registro fotográfico de daños (si los hubiera) en los sistemas de las estructuras.

El Relevamiento estructural incluirá: 

Prueba de detección de armaduras y recubrimientos



Ensayo de esclerometría.



Prueba de carbonatación y determinación del grado de corrosión.



Análisis estructural y diseño sísmico minucioso que permita determina la vulnerabilidad sísmica del edificio, colateralmente poder determinar la capacidad de carga en función de las características de cada uno de los elementos componentes.

El producto final abordara los siguientes aspectos: 

Mediante el uso del programa ETABS o similares se realizará

el

modelamiento estructural lo más cercano a la realidad tanto en dimensiones como en materiales constructivos, a fin de estudiar el 18

efecto de aplicación de las cargas verticales y especialmente sísmicas, de acuerdo a la actual Norma Ecuatoriana de la Construcción. Se adjuntarán los siguientes documentos: 

Planos de detalles constructivos y propuesta de reforzamiento estructural (de ser el caso).



Memoria técnica de cálculo y diseño estructural del edificio.



Descripción de la técnica de rehabilitación estructural a ser aplicada en la edificación existente.



Resumen de materiales.



Presupuesto de la obra estructural.



Análisis de precios unitarios de la intervención estructural.



Registro fotográfico general.

2.4. MARCO LEGAL: ORDENANZAS 

CÓDIGOS,

LEY,

REGLAMENTOS,

Norma Ecuatoriana de la Construcción: En nuestro país, el Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda mediante Acuerdo Ministerial número 0047 del 10 de enero de 2015, publicado en el Registro Oficial N°413, dispuso la aplicación obligatoria en todo el país de 10 capítulos de norma NEC 11, para el presente estudio, la norma de entonces recibió algunas actualizaciones llegando al actual capítulo tres: Rehabilitación Sísmica de Estructuras (Código: NEC SE RE) el cual indica la metodología que debe ser seguida para la inspección y evaluación de una estructura. A más de la norma vigente en nuestro país, es necesario presentar los reglamentos enmarcados en los pliegos objeto de la evaluación de la estructura, estos son:



Normativa del Sistema Nacional de Contratación Pública: recoge las condiciones contractuales de carácter general que son aplicables para los procedimientos de contratación de Bienes y/o servicios contratados a través del procedimiento de Consultoría

19



Ley Orgánica del Sistema Nacional de Contratación Pública: Los criterios de evaluación considerarán lo establecido en la LOSNCP; de conformidad con esta norma se privilegiará la contratación de profesionales ecuatorianos. Todos los títulos de educación profesional del personal técnico, deben estar inscritos en el SENESCYT; y, presentar copia notariada de los mismos.



TULAS: Elaboración del Estudio de Impacto Ambiental, ficha Ambiental y Plan de Manejo Ambiental de acuerdo a los lineamientos incluidos en la normativa ambiental vigente del Ministerio del Ambiente (TULAS, Ley de Gestión ambiental etc.) y del Municipio del Distrito Metropolitano de Quito.



Normas

de

Arquitectura

y

Urbanismo

para

el

Distrito

Metropolitano de Quito: La presentación de planos, construcción de espacios destinados a habitar suelo o edificación será en base a esta norma, contemplados según la Ordenanza Nº3746. El documento contiene las Reglas Técnicas para la presentación de planos dentro de los procedimientos administrativos de habilitación de suelo y edificación, del que destacamos: Presentación de planos La presentación de proyectos de habilitación de suelo y edificación, se realizará en planos en papel impreso y en medio digital, y para su aprobación y registro se sujetarán a las normas INEN 567, 568 y 569 y a las disposiciones de esta sección. Planos estructurales Deberán representar el diseño de la estructura del edificio, el armado de sus elementos, detalles y especificaciones, debidamente acotados. Todos los planos serán representados con nitidez absoluta, a fin de facilitar su comprensión y ejecución de la obra. Cuando el predio límite con quebradas o sea producto del relleno de las mismas, se requiere la definición del borde superior de quebrada proporcionada por la Dirección Metropolitana de Catastro. Delimitación exacta de los linderos del predio y especificación de los colindantes.

20

Especificaciones del número de pisos y tipos de cubiertas de las construcciones existentes, afectaciones viales, líneas de alta tensión, oleoductos, poliductos, acueductos, canales de riego, acequias, quebradas, taludes, ríos. Sección transversal de vías existentes y proyectadas en escala opcional. Cuadro de datos conteniendo superficies y porcentajes del área total del predio a subdividir: área de afectación, área de vías, calzadas, aceras, área de protección, área útil, área de lotes, área verde, listado total de lotes con numeración continua, linderos (dimensiones del frente, fondo, laterales de los lotes y superficies).6

6

Fuente: Normas de Arquitectura y Urbanismo para el DMQ, capítulo 1

21

CAPITULO III 3. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN 3.1. GENERALIDADES DEL EDIFICIO El servicio de Gestión Inmobiliaria del Sector Público, INMOBILIAR ha decidido destinar el inmueble denominado “Ex Inda” de propiedad del Instituto Ecuatoriano de Reforma Agraria y Colonización (IERAC) para el ministerio

de

Relaciones

Exteriores,

Comercio

e

Integración

considerando la localización cercana al Edificio Principal del MRECI y tomando en cuenta que dispone de todos los servicios urbanos de infraestructura básica, que por su ubicación permite fácil acceso al mismo desde cualquier punto de la ciudad. Este inmueble ha sido considerado para complementar las áreas a las actuales necesidades del Ministerio de Relaciones Exteriores, Comercio e Integración, para lo cual se evidencia la necesidad de realizar la evaluación y los estudios de la vulnerabilidad sísmica que satisfagan los requerimientos y parámetros establecidos por la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC 2015. Ubicación:

N

Figura 4: Ubicación del inmueble con Google Maps, Fuente: Autor

22

Este inmueble se encuentra ubicado en el Pasaje León Vivar N22-30, entre las calles Jerónimo Carrión y Ramírez Dávalos, parroquia Mariscal Sucre, cantón Quito, provincia de Pichincha. El edificio corresponde a una estructura de hormigón armado construida en 1982, el área del terreno es de 2.227,00 m2, el edificio a intervenir cuenta con un área total de construcción aproximada de 3.129,74 m2, comprendidos en 11 niveles (1 subsuelo, planta baja, mezzanine y 8 niveles superiores), cuenta con 2 ascensores con capacidad para 8 personas, al momento se encuentran fuera de servicio, el sistema hidrosanitario del edificio se encuentra en mal estado de conservación, el desalojo de las aguas residuales del edificio se lo hace a través de una fosa séptica, ubicada debajo del ingreso. El área útil del edificio es de 2.754,17 m2, el coeficiente de ocupación del suelo en planta baja (COS PB) es de 60% y según el informe de Regulación Metropolitana (IRM) el COS total es de 480%. 3.2. MODELAMIENTO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO 3.2.1. Levantamiento de Información Para el presente estudio no se cuenta con planos estructurales, topográficos, de instalaciones ni arquitectónicos, por tal razón como se describe en las fases en las que se divide esta propuesta de rehabilitación se procede a realizar el levantamiento geométrico del inmueble con equipos y personal técnico, los cuales entregan la información correspondiente a: -

Niveles de entrepiso

-

Ubicación de columnas, vigas, muros

-

Dimensión incluido el recubrimiento de columnas y vigas

-

Ubicación de ascensores, gradas

-

Bajantes de aguas servidas y aguas lluvias

-

Ducto de instalaciones eléctricas y electrónicas

A continuación se presenta una fachada e implantación de esta información, los planos completos del inmueble se encuentran en el anexo 1: Levantamiento Geométrico de Edifico Ex Inda. 23

N +32,13 CUARTO MAQ.

N +29,88 TERRAZA

N +26,71 PISO No 7

N +23,49 PISO No 6

N +20,28 PISO No 5

N +17,07 PISO No 4

N +13,90 PISO No 3

N +10,68 PISO No 2

N +7,51 PISO No 1

N +4,22 MEZZANINE

N +0,21 PLANTA BAJA

N -3,81 SUBSUELO

FACHADA NORTE

Figura 5: Fachada Norte de la Estructura, Fuente: Autor

Figura 6: Subsuelo Nv. -3.81, Fuente: Autor

24

Evaluación Visual, rápida y simple: Al realizar la inspección visual se puede apreciar que la estructura se encuentra estable, no existe evidencia de fallas críticas en la mayoría de sus elementos estructurales que pueda afectar su estabilidad, sin embargo se detecta una fisura importante ubicada en la unión viga-columna en la fachada norte del piso 7, como se puede apreciar en la figura 3.

VIGA

COLUMNA

Figura 7: Imágenes de elemento estructural y mampostería con problemas de fisuras, Fuente: autor

La estructura del edificio consta de: 

Pórticos de hormigón armado en dos direcciones



Losa alivianada en dos direcciones con bloque liviano de 0.40X0.20 formando cajones de 0.40x0.40



Vigas peraltadas acarteladas y vigas banda



Losa maciza sobre el área de ducto de gradas, ascensores, hall de ingreso a cada uno de las plantas altas de edificio y ductos existentes.

25



El ducto de ascensores consta de una estructura especial aporticada constituida por vigas peraltadas apoyadas sobre columnas tipo diafragma, con mampostería intermedia entre viga y viga (Figura 4).

0.40

0.40

Figura 8: Imágenes de viga acartelada, losa alivianada en dos direcciones, losa maciza y estructura aporticada en ducto de ascensores. Fuente: Autor

Existe un ducto adicional conformado por paredes de hormigón armado que funciona como un muro estructural, en el cual se apoyan las vigas de la losa alivianada que se une con la maciza. La estructura de las gradas es de hormigón armado apoyada en vigas y columnas que a su vez se apoyan en el pórtico del ducto de los ascensores.

Figura 9: Imágenes de ducto de hormigón armado (muro estructural). Fuente: Autor

26

Se tiene una losa maciza sobre el área perteneciente a ducto de gradas, ascensores, hall de ingreso a cada uno de las plantas altas de edificio y ductos existentes.

LOSA MACIZA

Figura 10: Losa Maciza en cuarto de Máquinas. Fuente: Autor

Anomalías encontradas en el edificio En las Fachadas existe presencia de humedad, que se refleja en su recubrimiento afectando a columnas, losa, vigas y mampostería produciendo filtraciones.

Figura 11: Fisuras a la intemperie Terraza Accesible Piso 8. Fuente: Autor

27

Figura 12: Fachada Principal. Fuente: Autor

También se observa fisuras en la unión viga mampostería, losa mampostería, columna mampostería por el cambio de rigidez.

VIGA - MAMPOSTERIA

Figura 13: Unión Viga – Mampostería piso 8 terrazas. Fuente: Autor

Figura 14: Losa de Cubierta-Armadura Expuesta piso 9 (Cuarto de Máquinas). Fuente: Autor

28

Figura 15: Armadura expuesta piso 9 (Cuarto de Máquinas). Fuente: Autor

Patologías detectadas en el inmueble En la inspección visual se detectaron un gran número de patologías, las mismas que están anotadas en el Anexo 2: Patologías detectadas en el Edificio Ex Inda, a continuación se expone en fotos las patologías más preocupantes las mismas que han sido tomadas en todo el inmueble y en diferentes pisos. EFLORESCENCIAS: El edificio se encuentra deteriorado y presenta patologías en el hormigón tanto al exterior como en el interior afectando hasta sus elementos estructurales producto de factores ambientales y la falta de mantenimiento.

Figura 16: Ducto de Ascensores piso 8. Fuente: Autor

29

Figura 17: Ducto Adicional Piso 8 al Subsuelo. Fuente: Autor

Figura 18: Cubierta piso 8. Fuente: Autor

FILTRACIONES: Son evidentes en el cielo raso, se presenta por no estar bien sellada las tuberías de desagüe que también afecta la losa

30

Figura 19: Piso 3 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. Fuente: Autor

Figura 20: Piso 6 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. Fuente: Autor

Figura 21: Piso 3 Presencia de Filtraciones en Losa de Entrepiso. Fuente: Autor

Figura 22: Piso 2 Presencia de Filtraciones en Viga y Mampostería. Fuente: Autor

31

Figura 23: Piso 2 Presencia de Filtraciones en Cielo Raso. Fuente: Autor

HUMEDAD EN RECUBRIMIENTOS:

Figura 24: Piso 1 Presencia de Humedad en Columnas. Fuente: Autor

Figura 25: Piso 1 Presencia de Humedad en Antepecho. Fuente: Autor

32

Figura 26: Mezanine Presencia de Humedad en antepecho. Fuente: Autor

DISGREGACIONES DE MATERIAL

Figura 27: Piso 8 Desprendimiento de Enlucido. Fuente: Autor

Figura 28: Piso 3 Disgregación de Hormigón en vigas. Fuente: Autor

33

3.2.2. Ensayos de los elementos estructurales Los ensayos ejecutados corresponde a los enunciados en la introducción y que son los mínimos necesarios para el modelamiento estructura, el informe de los mismos se adjunta en el Anexo 3: Resumen de ensayos ejecutados en el Edifico Ex Inda; a continuación se describe los ensayos realizados en la estructura junto con la imagen de la prueba. 

Estudio de Mecánica de Suelos Localización: Loseta de compresión en subsuelo. Profundidad: 15.00 m

Figura 29: Extracción de núcleo en losa descanso de escaleras. Fuente: Autor

Figura 30: Pruebas de Carbonatación en hormigón de elementos estructurales. Fuente: Autor

34

Figura 31: Ensayo de Escáner en Vigas. Fuente: Autor

Figura 32: Ensayo de Esclerometría en Columnas. Fuente: Autor

3.2.3. Modelación de la estructura con ETABS V 9.7.4 El modelo espacial final representa la estructura real de la obra, con los elementos estructurales del edificio, vigas, nervios, losa de entrepiso, y columnas, la información de la sección transversal de cada elemento, cargas, materiales y demás parámetros necesarios para el análisis estructural.

35

Modelo estructural estado actual Este modelo refleja el presente estado de la estructura, considerando todos los factores componentes de la misma como las dimensiones reales de sus elementos estructurales (vigas, columnas, nervios y losas), los materiales de los que esta constituidos y las solicitaciones que está soportando de acuerdo a los parámetros de la actual NEC 2015.

Figura 33: Modelo Estado Actual edificio Ex-Inda. Fuente: Autor

36

Figura 34: Dimensión de columnas y vigas del edificio Ex-Inda. Fuente: Autor

ANALISIS POR CARGA VERTICAL El Análisis Estructural por carga vertical contempla los estados básicos de carga muerta y carga viva: Carga Viva: Se toma una carga viva de acuerdo a la NEC_SE_CG para “Edificios de Oficinas” correspondiente a 2.40kN/m2=0.24ton/m2. Cubiertas Planas inclinadas y curvas 0.70kN/m2=0.07ton/m2. 37

Se ha considerado también una carga adicional de granizo S=ρs*Hs, para una capa de 10cm=0.10ton/m2.

Tabla 1: Carga viva de acuerdo con la ocupación o los usos. Fuente: NEC-SE-DS

Peso Propio del Sistema Tradicional Se denomina sistema tradicional al que consiste en nervios y alivianamientos a través de bloques o casetones. Los nervios (en dos direcciones) de hormigón

se

apoyan

sobre

las

vigas

principales

y

se

funden

monolíticamente. A continuación se calcula el peso propio de la losa alivianada de 30cm, con alivianamientos de 40x40cm, nervios de b=10cm y una loseta de compresión de 5cm:

Figura 35:: Sección de losa alivianada para el cálculo del peso propio. Fuente: Autor Material

Vtot (m3)

Valiv (m3)

Hormigón Alivianamiento (40x20x25)cm

1*1*0.2=0.20 -

0.4*0.4*0.25*4=0.160 0.4*0.4*0.25*4=0.160

Vh (m3) (0.20-0.160)=0.04 -

Tabla 2: Calculo del peso propio de la losa. Fuente: Autor

38

γh (ton/m3) 2.4 0.9

W (t/m2) 0.096 0.144

TOTAL

0.24

Carga Muerta Adicional por mampostería: Se ha revisado la longitud y área de mamposterías (piso-techo, antepechos de ventanas medias y antepechos de ventanas altas) y vidrio en los distintos niveles, de acuerdo a los planos arquitectónicos, y se obtuvo las siguientes cantidades: LOSA SOBRE SUBSUELO ( N+0.21)

MEZZANINE ( N+4.22)

PISO 1 ( N+7.51)

PISO 2 ( N+10.68)

DESCRIPCIÓN Pared Piso-Techo Pared Antepecho Bajo Losa Pared Piso-Techo Pared Antepecho Bajo Losa Pared Piso-Techo Pared Antepecho Bajo Losa Pared Piso-Techo Pared Antepecho Bajo Losa

AREAS EDIFICIO EX INDA Longitud (m) Area (m2) 57.9 214.23 15 7.50 379.65 63.2 233.84 14.5 7.25 371.65 52.9 195.73 22.45 11.23 344.65 53.12 196.54 21.23 10.62 311.28

q (t/m2) 0.20 0.20

Peso (t) Peso (t/m2) 42.85 0.12 1.50

0.20 0.20

46.77 1.45

0.13

0.20 0.20

39.15 2.25

0.12

0.20 0.20

39.31 2.12

0.13

Tabla 3: Peso aportante por mampostería y vidrio. Fuente: Autor

Para obtener los valores anteriores, se debió calcular el peso de mampostería por m2, de acuerdo al siguiente gráfico:

Figura 36: Esquema de mampostería por m2. Fuente: Memoria de Cálculo Conjunto Habitacional Arrayanes.



Peso Unitario Bloque Hueco de hormigón alivianado=8.5 kN/m³. 𝑃𝑒𝑠𝑜 8.5 𝑘𝑁 ∗ 𝑇 𝑇𝑜𝑛 = ∗ 0.40 ∗ 0.20 ∗ 0.20 = 0.014 𝐵𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒 9.96 𝑚3 ∗ 𝑘𝑁 𝑏𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒



W bloques/m2= 12bloques*0.014ton/bloques= 0.17 T/m².



Peso Unitario Mortero, Cemento Compuesto y arena 1:3 a 1:5= 20 kN/ m³=2T/ m³. 39



Wmasilla/m2= (0.015m*1m*0.20m*4+0.015m*0.20m*0.20m*10)*2ton/ m3= 0.03 T/m². W pared/m2= 0.2 ton/m².

Carga Permanente Adicional Las sobrecargas en las distintas edificaciones corresponden principalmente a: - Peso Unitario Contrapiso de hormigón ligero simple, por cada cm, de espesor=0.16 kN/m²=0.016 t/m². (e=1cm). - Peso Unitario Baldosa de cerámica, con mortero de cemento, por cada cm, de espesor=0.20 kN/m²=0.02 t/m². (e=1cm). -Peso

Unitario

Cieloraso,

de

yeso

sobre

listones

(incluidos

los

listones)=0.20kN/m²=0.20kN/m²=0.02t/m². -Instalaciones eléctricas e hidrosanitarias, se considera conservadoramente una carga de 0.10 t/m2. La

Carga

permanente

adicional

estimada

es

de:

0.016+0.020+0.020+0.100=0.156 t/m2. Resumiendo los valores antes calculados se obtiene la carga muerta: LOSA SOBRE

Mampostería (t/m2)

Carga permanente adicional (t/m2)

Losa (t/m2)

Peso Propio (t/m2)

Wtot (t/m2)

Wapl (t/m2)

PLANTA BAJA MEZZANINE

0.12

0.156

0.24

0.642

1.158

0,405

0.13

0.156

0.24

0.638

1.164

0,407

PISO1 A 8

0.13

0.156

0.24

0.635

1.161

0.406

0

0,156

0.24

0.588

0.984

0,344

CUBIERTA

Tabla 4: Resumen de carga muerta que actúa en el edifico Ex Inda. Fuente: Autor

40

Figura 37: Ingreso de Carga Viva en la Estructura. Fuente: Autor

Análisis Estructural por Carga Sísmica Es necesario tomar en cuenta para toda estructura la acción sísmica que pueden afectar el desempeño de la misma, estas consideraciones permiten conocer el comportamiento de los elementos estructurales y no estructurales ante este tipo de solicitaciones.  El sistema estructural está compuesto de vigas y columnas de hormigón armado.  Teniendo como material constituyente de los elementos estructurales el hormigón es necesario tomar en cuenta las secciones agrietadas. -

0.5 Ig para vigas (considerando la contribución de las losas, cuando fuera aplicable)

-

0.8 Ig para columnas

-

0.6 Ig para muros estructurales (se aplicará en los dos primeros pisos y en el subsuelo, para el resto de pisos puede considerarse igual a la inercia no agrietada).7

7

NEC_SE_DS (PELIGRO SISMICO), 6.1.6.b Inercia de las secciones agrietadas, pág. 54

41

 Para el análisis por carga sísmica se aplica en las dos direcciones denominadas Sismo X y Sismo Y.

Definición de Cargas Estáticas Para la definición de las cargas estáticas correspondientes a la estructura se ha seguido los lineamientos de la NEC 15, como a continuación se describe: Cortante Basal:

𝑣=

𝐼 ∗ 𝑆𝑎 ∗𝑊 𝑅 ∗ 𝜑𝐸 ∗ 𝜑𝑃

 Factor de Importancia por uso de la edificación es I=1

Tabla 5: Tipo de uso, destino e importancia de la estructura. Fuente: NEC-SE-DS

 Zonificación Sísmica Z=0.40

Tabla 6: Valores del factor Z en función de la zona sísmica. Fuente: NEC-SE-DS

 Período de Vibración (T):

42

Para pórticos espaciales de hormigón armado sin muros estructurales ni diagonales rigidizadoras Ct=0.055 y α=0.90 𝑇 = 𝐶𝑡 ∗ ℎ𝑛∝ 𝐶𝑡 = 0,055 hn = 38.05 m (altura total de la edificación) α= 0,75 T = 0.8426 seg.

Tabla 7: Valores para Ct y α en función del tipo de estructura. Fuente: NEC-SE-DS, Página 62

 Factor de Reducción de Resistencia Sísmica R R=8 para pórticos especiales sismo resistentes de hormigón armado con vigas descolgadas.

Tabla 8: Factor de Reducción de Resistencia Sísmica Z. Fuente: NEC-SE-DS

 Configuración Estructural Irregularidad en planta (φp), una estructura se considera regular en planta cuando no presenta ninguna de las irregularidades descritas en la tabla 11 de la NEC_SE_DS_ (peligro sísmico), que en resumen 43

plantea que el centro de rigidez sea semejante al centro de masa, para el Edificio Ex Inda se puede concluir de la figura 35 que: φp=1 B

C

C'

D'

D

E

20.45 6.33

6.38

7.74

5.62

2.22

3.00

2.33

5.64

DUCTO PRESURIZACIÓN ESCALERAS

1.48

1.02

1.33 DUCTO INSTALACIONES SANITARIAS

3.77

DUCTO ELEVADORES DUCTO ELÉCTRICO

DUCTO ELECTRÓNICO

DUCTO MECÁNICO

2.36

14.07

7.49

DUCTO CLIMATIZACIÓN

1.50

Figura 38: Configuración en planta de la Estructura. Fuente: Autor

Irregularidad en elevación (φE), una estructura se considera irregular cuando la dimensión en la planta del sistema resistente en cualquier piso es mayor que 1,3 veces la misma dimensión en un piso adyacente según consta en la tabla 14 de la NEC_SE_DS_ (peligro sísmico).

Figura 39: Configuración en elevación de la Estructura. Fuente: Autor

44

b=14.11

a>1.3b 20.53>1.3*(14.11) 20.53>18.34 “Se comprueba la irregularidad geométrica en elevación” φEi=0.9 N -3,81 SUBSUELO

a=20.53

Figura 40: Comprobación de irregularidad en elevación de la Estructura. Fuente: Autor

 De los resultados obtenidos del Estudio de Suelos se tiene que es tipo de suelo sobre el cual se encuentra asentada esta edificación es tipo “E”, de acuerdo a la NEC15

Definición de Cargas Estáticas Dentro del análisis dinámico de la estructura la determinación del tipo de suelo donde se encuentra cimentada la edificación permite la determinación de factores de sitio en concordancia con la zona sísmica de acuerdo a lugar de ubicación en nuestro país. Factores Fa, Fd y Fs con respecto al tipo de perfil de subsuelo. Fa=1.14

Tabla 9: Factores de sitio Fa. Fuente: NEC-SE-DS

45

Fd=1.60

Tabla 10: Factores de sitio Fd. Fuente: NEC-SE-DS

Fs=1.90

Tabla 11: Factor del comportamiento inelástico del subsuelo Fs. Fuente: NEC-SE-DS

Definición de Coeficiente de Importancia I Está previsto que la estructura una vez restaurada funcione como edificio público, el mismo que frente a un evento sísmico considerable deberá seguir operando, por tal razón de la tabla siguiente ¡se determina el coeficiente I=1.3

Tabla 12: Categoría de edificio y coeficiente de Importancia. Fuente: NEC-SE-DS

46

Determinación del Cortante Basal de Diseño Con los valores obtenidos en los procesos de análisis se calcula el cortante basal de diseño: 𝑉=

𝐼 ∗ 𝑆𝑎 ∗𝑊 𝑅 ∗ 𝜑𝐸 ∗ 𝜑𝑃

I = 1.3 R=8 φe=0.9 φp=1 Sa=1.131 V=0.2042 W

Determinación del Espectro Sísmico Se ha obtenido el Espectro Sísmico con los datos obtenidos y en base a la Norma Ecuatoriana de la Construcción.

T To To Tc Tc T T T T T T T T T T T T T T T T

0 0.267 0.267 1.467 1.467 1.567 1.667 1.767 1.867 1.967 2.067 2.167 2.267 2.367 2.667 2.967 3.267 3.567 3.867 4.167 4.000

Sa(inelástico) Sa(elástico)*[g] Sa(elástico) {sin g} 0.746 1.849 1.849 1.849 1.849 1.675 1.526 1.399 1.288 1.191 1.105 1.030 0.962 0.902 0.754 0.643 0.556 0.488 0.432 0.386 0.411

4.473 11.094 11.094 11.094 11.094 10.049 9.158 8.392 7.726 7.145 6.632 6.179 5.774 5.412 4.525 3.856 3.338 2.925 2.592 2.317 2.463

47

0.456 1.131 1.131 1.131 1.131 1.024 0.934 0.855 0.788 0.728 0.676 0.630 0.589 0.552 0.461 0.393 0.340 0.298 0.264 0.236 0.251

Tabla 13: Determinación del Espectro Sísmico. Fuente: Autor

ESPECTRO EDIFICIO EX INDA 12,0

ELÁSTICO

INELÁSTICO

11,0 10,0

VALORES ESPECTRO

9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

T(SEG) Figura 41: Espectro Sísmico Elástico e Inelástico para el Edificio Ex-Inda. Fuente: Autor

Figura 42: Ingreso del Espectro Sísmico Generado para el Edificio Ex-Inda en el programa Etabs. Fuente: Autor

Determinación de k El valor de k (coeficiente relacionado con el período de vibración de la estructura T) se determina en función del periodo calculado de la estructura 48

y la tabla que proporciona la NEC_SE_DS (Peligro Sísmico) como se explica a continuación para el edificio en estudio. Periodo de vibración: T = 0.8426 seg.

K=0.75+0.50T K=0.75+0.50 (0.8426) K=1.1713 seg Con los valores del “cortante basal” y el valor de “k” procedemos a ingresarlos en el programa como se muestra a continuación:

Figura 43: Ingreso del Cortante Basal para fuerza sísmica análisis estático y el valor de k. Fuente: Autor

49

3.2.4. Análisis e interpretación de resultados Cálculo de Derivas de Piso Para edificios de hormigón armado se establece una respuesta máxima inelástica en desplazamientos, ΔM, causada por el sismo de diseño, la misma que para el caso de edificios es de ΔM = 0.02.

Tabla 14: Valores de ΔM máximos, expresados como fracción de la altura de piso. Fuente: NEC-SE-DS

La modelación de la estructura evidencia que las secciones son suficientes para las solicitaciones y cumple con deformaciones sin embargo esto no sucede con las derivas de piso como se aprecia en las figuras siguientes, donde el valor de deriva máxima es muy superior al permitido por la norma:

Figura 44: Derivas de piso SX. Fuente: Autor

ΔM= 0.75 R ΔE ≤ 0.02 (NEC-SE-DS pag. 69) DERIVA MAXIMA EN X= 0.75*0.02347*8= 0.1408

50

Figura 45: Derivas de piso SY. Fuente: Autor

ΔM= 0.75 R ΔE ≤ 0.02 (NEC-SE-DS pag. 69) DERIVA MAXIMA EN Y= 0.75*0.0260103*8= 0.1560

Se ha comprobado que la deriva máxima de la estructura supera el 2% de la altura del piso, por lo que el dimensionamiento estructural requiere una propuesta de reforzamiento que permita cumplir con los parámetros exigidos en la actual Norma Ecuatoriana de la Construcción. Propuesta de Reforzamiento Para poder cumplir con los parámetros exigidos por la actual norma se analizaron varias propuestas en conjunto con el área de arquitectura a fin de que los cambios necesarios para la estructura sean considerados en los cambios de fachadas arquitectónicas así como también que están sean las más económicas pero que brinden la seguridad de sus ocupantes. El objetivo del reforzamiento para la estructura en estudio, es la de rigidizar la estructura en sentido “X” y sentido “Y”, para que la estructura tenga una deriva de piso menor a la que se indicó anteriormente, y también para que exista menor daño en la estructura ante un posible evento sísmico. Para el reforzamiento se consideró poner muros de corte, por lo cual la estructura va a adquirir mayor ductilidad.

51

Se propone 6 muros de corte internos como se muestra en la figura, así como la creación de muros en los dos ductos de ascensor y cuarto de basura, el espesor de este elemento es de 0.25m y los resultados de las derivas se presentan en la siguiente tabla.

Figura 46: Derivas de piso SX. Fuente: Autor

ΔM= 0.75 R ΔE ≤ 0.02 (NEC-SE-DS pag. 69) DERIVA MAXIMA EN X= 0.75*0.0021711*8= 0.01303

Figura 47: Derivas de piso SY. Fuente: Autor

ΔM= 0.75 R ΔE ≤ 0.02 (NEC-SE-DS pag. 69) DERIVA MAXIMA EN Y= 0.75*0.0021393*8= 0.01284 52

Figura 48: Ubicación de muros estructurales en el inmueble. Fuente: Autor

Modos de Vibración

Para el chequeo de los modos de vibración en análisis dinámico la norma recomienda, que en el primer modo, segundo modo de vibración exista una traslación y el tercer modo debe existir rotación como es el caso del edificio en análisis por lo que está cumpliendo este parámetro de chequeo análisis dinámico. También a través de las tablas que exporta el programa muestra cómo trabaja el edificio en su modo de participación de masas.

53

Figura 49: Vista 3d en Planta del Tercer Modo de Vibración y Deformación Carga Viva. Fuente: Autor

Como se muestra la figura el modelo presenta rotación en el tercer modo de vibración, se observa que el valor de Rz es mayor a las otras componentes RX,RY.

Tabla 15: Tabla de Participación de Masas según modo de Vibración. Fuente: Autor

En el primer modo se observa que existe una rotación baja en RZ, predomina traslación al igual que el segundo modo. El tercero modo de vibración el valor predominante es Rz, el cual produce rotación de la estructura. La participación de masas está sobre el 80%.

Armadura de Refuerzo y Reforzamiento de la Estructura A Pesar que el diseño y construcción del edificio se realizó con una diferente norma y menos exigente a la actual (NEC 2015), el modelado lo más 54

cercano a la realidad, muestra que la mayoría de columnas no fallan sin embargo se aprecia problemas con las columnas perimetrales. Se debe tomar en cuenta que en la realidad no tienen falla actualmente, pero se debe realizar un trabajo de impermeabilización y resanado de toda la estructura para evitar el deterioro por agentes patógenos, por precaución, dado

que el programa simula un evento sísmico y de ocurrir este, la

estructura debe estar en las condiciones más óptimas para resistir las solicitaciones mencionadas.

Figura 50: Armadura de Refuerzo Calculada por el programa. Fuente: Autor

Figura 51: Envolvente de Columna. Fuente: Autor

55

Reacciones en la base de la Estructura Las reacciones en la base de las columnas permiten determinar la carga que soporta la cimentación y si existiera alguna incidencia para la misma.

Figura 52: Reacciones en la base de la columna D4 Crítica. Fuente: Autor

Cheque de columna fuerte-viga débil Este chequeo corresponde al diseño por capacidad en zonas sísmicas, que de acuerdo al capítulo 21 del ACI recomienda cuánto más fuerte debe ser una columna que la viga (resistencia nominal ante cargas laterales). Según el diseño por capacidad la relación de las resistencias nominales de las columnas sobre las vigas no debe ser menor que 6/5 (1.20), entonces, teóricamente, el rango de 0 a 1.20 es inaceptable y requieren columnas como mayor cuantía o mayor sección, rangos mayores a 1.20 son adecuadas. El programa Etabs permite el cheque de este parámetro mediante la opción “Salida de diseño” como se indica en la siguiente imagen, en la que una de las opciones

corresponde a (6/5) Beam/Column Capacity Ratios que

corresponde a la Relación de capacidad dada por la sumatoria de (6/5).

56

Figura 53: Información de Diseño en el Programa Etabs. Fuente: Ingeniería Estructural, Morrison Ingenieros

Figura 54: Chequeo de diseño por capacidad del Edifico Ex Inda. Fuente: Autor

57

3.3. PROPUESTA DE CAMBIOS Y MODIFICACIONES ESTRUCTURALES A FIN DE CUMPLIR LOS REQUERIMIENTOS DE LA NORMA 3.3.1. Plan de mejoras para la estructura Una vez concluido el modelado de la estructura, el plan de mejoras integra la decisión estratégica sobre cuáles son los cambios que deben incorporarse a los elementos estructurales para que continúen prestando sus servicios de manera eficiente y trabajen en conjunto con los demás elementos.

Figura 55: Etapas que constituyen la solución de un problema patológico en estructuras de H.A. Fuente: Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón, Reparación y Refuerzo.

Este plan, además de servir de base para la intervención de los elementos afectados, permite el control y seguimiento de las diferentes áreas y acciones a desarrollarse para cumplir con los requerimientos exigidos por la norma. La intervención en la estructura se centra en tres puntos fundamentales: La viga inclinada en el piso 7 que denominaremos como “reparación localizada”, en este punto se contempla: -

Localización del área a intervenir

-

Escarificación del hormigón y delimitación con el disco de corte

-

Limpieza de las armaduras 58

-

Encofrado

-

Reconstrucción de la sección de la estructura

-

Desmolde, retirada del encofrado y terminación de la reparación

-

Curado

Las patologías detectadas en toda la estructura, indicadas en los planos de patologías, anexo 3, lo denominaremos como “reparación superficial”, contempla: -

Localización y preparación de las áreas a intervenir

-

Acabado de la reparación

-

Curado

Recubrimiento de elementos expuestos en el cuarto de máquinas y en los nervios de las losas como se indica en el anexo 3: Planos, patologías detectadas en todo el inmueble piso por piso, denominado como “reparación profunda”, contempla: -

Localización del área a intervenir

-

Escarificación del hormigón y delimitación con el disco de corte

-

Limpieza de las armaduras

-

Encofrado

-

Saturación del substrato

-

Reconstrucción de la sección

-

Desmolde, retirada del encofrado y terminación de la reparación

-

Curado

Materiales: Hormigón, de cemento Portland es el material tradicionalmente usado en reparaciones y refuerzos. En la gran mayoría de los casos, requiere una dosificación que mejore algunas de sus características naturales. Puede que sea necesario obtener altas resistencias iniciales, eliminar la retracción de secado, lograr ligeras y controladas expansiones, elevada adherencia al sustrato, baja permeabilidad y otras propiedades, normalmente obtenidas a costa del empleo de aditivos y adiciones tales como plastificantes,

59

reductores de agua, impermeabilizantes, escoria de alto horno, cenizas volantes, microsílica y, la clásica reducción de la relación agua/cemento.8 Aditivos, productos formulados para mejorar algunas propiedades de los hormigones y morteros, tanto en el estado fresco como endurecido. Se considera como aditivo todo producto adicionado hasta un máximo de 5 % en relación a la masa de cemento. Por encima de ese porciento debe ser considerado como adición y tener tratamiento distinto. Los aditivos de mayor interés para las reparaciones, refuerzos y protección, son los aceleradores de fraguado y endurecimiento, los retardadores, los reductores de agua o plastificantes y los expansores. Los aditivos impermeabilizantes también pueden ser usados, sin embargo, en general reducen mucho la resistencia mecánica de los hormigones, siendo más recomendados para morteros de protección sin función estructural. Morteros de base epoxi, Los tipos más comunes de morteros y grouting para esa finalidad son los de base epoxi, generalmente ofertados en dos o tres componentes; la resina (epoxi), endurecedor (amina y poliamidas) y áridos seleccionados. Estos morteros poseen excelente resistencia a ácidos no oxidantes y álcalis, así como buena resistencia a algunos solventes orgánicos. Son atacados por ácidos oxidantes, blanqueadores y ambientes muy alcalinos. La resistencia térmica no supera los 70 °C. Toleran pH en el intervalo de 2,0 a 10,0. Los epoxídicos presentan óptimas propiedades físicas y mecánicas, además de adherencia muy buena a varios tipos de superficies. Silicatación, de la superficie del hormigón se entiende, una serie de procedimientos similares, que tienen por objetivo tapar los poros superficiales y endurecer las superficies del hormigón o mortero de piso y contrapiso, impermeabilizándolos. Pueden también ser aplicados en 8

Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón, Reparación y Refuerzo, Helene Paulo; Pereira Fernanda, Capitulo 4, Pág. 1 de 25

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superficie verticales, impermeabilizándolas y protegiéndolas. Los siguientes productos pueden ser usados para la silicatación del hormigón: -

Metasilicato de sodio o potasio

-

Tetrafluoreto de silicio

Adhesivos y Primer, Son materiales usados como puente de adherencia entre otros dos, siendo en general uno de ellos sobre la superficie del hormigón viejo, también llamado de sustrato. Ofrecen una mejoría sustancial de la adherencia entre diversos materiales, tales como: hormigón viejo/hormigón nuevo, acero/hormigón nuevo, hormigón viejo/mortero base poliéster, etc. Los primeros, además de actuar como puente de adherencia, pueden actuar como protectores del sustrato, o sea, como parte de un sistema de protección de armaduras contra la corrosión. Productos para anclaje y enmiendas de barras de acero, Son productos para anclaje, en general de base polimérica, predominantemente poliéster bicomponente, o de base cemento, ambos de pega rápida y ligeramente expansivos. Están disponibles para mezclar “in situ”, en la obra, o en forma de cartuchos con el material ya dosificado. 3.3.2. Operacionalización de las Propuestas Los Materiales para la rehabilitación en estructuras de concreto armado pueden ser formulados para proveer una amplia variedad de propiedades. Debido a que las propiedades afectan el comportamiento de la rehabilitación, el escoger el material correcto requiere de un cuidadoso estudio.

61

Figura 56: Análisis de la Rehabilitación, principales etapas9

Consiste en definir estrictamente variables en factores medibles, para ello analizaremos los tres puntos anotados anteriormente que afectan el inmueble: Viga Inclinada en Piso 7 Manifestación

Diagnóstico:

Fisuración por retracción * Surgimiento de fisura en viga inclinada piso hidráulica y térmica 7 cerca al apoyo * Viga * Fisura longitudinal, distancia aproximada=15

Pronóstico:

Actuaciones correctivas:

*Corrosión de armaduras *Fisura pasiva *Eliminar cuidadosamente el hormigón *Carbonatación comprometido, limpiando bien la superficie *Colapso del elemento *Efectuar protección de refuerzo expuesto *Técnica de inyección: base epoxi Tabla 16: Operacionalización para la fisura de la viga inclinada en piso 7.

Patologías detectadas en toda la estructura

9

Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón, Reparación y Refuerzo, Helene Paulo; Pereira Fernanda, Capitulo 4, Pág. 1 de 25

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Diagnóstico:

Manifestación Eflorescencia * Losas, Muros, Pared

Pronóstico: *Formación de manchas blancas por acúmulo de carbonatos en la superficie del hormigón

*Acumulación de solución saturada de hidróxido de calcio en la superficie del hormigón.

Actuaciones correctivas: *Eliminación de la fuente de agua que penetra en el hormigón *Impermeabilización de la superficie en contacto con la fuente de agua

*Disminución del pH del *Limpieza superficial del hormigón hormigón *Corrosión de la armadura

*En sectores con corrosión de armadura realizar una reparación profunda

Tabla 17: Operacionalización para las eflorescencias detectadas en la estructura. Fuente: Autor

Manifestación *Disgregación * Columnas, paredes, pisos

Pronóstico:

Diagnóstico: *Desgaste superficial, incluido la pasta y los áridos.

Actuaciones correctivas:

*Desagregación del árido *Remoción del hormigón desagregado y de la pasta de *Reparo superficial localizado y superficial cemento. generalizado para reconstitución de la sección perdida *Exposición de la *Endurecimiento superficial (silicatización) armadura (cuando es hormigón armado)

Prevención: *Especificar hormigón con baja relación a/c Tabla 18: Operacionalización para la disgregación detectada en la estructura. Fuente: Autor

63

Recubrimiento de elementos expuestos Manifestación

Diagnóstico:

*Acero expuesto

*Mala adherencia del acero de refuerzo con el hormigón

* Losa, nervios *Cambios en el diseño original que no fueron concluidos *Resistencia inadecuada del hormigón

Pronóstico:

Actuaciones correctivas:

*La armadura se puede *Reforzar el elemento aumentando su rigidez corroer. *Protección del acero de refuerzo *Reducción de la capacidad portante del elemento *Acortamiento de la vida útil del refuerzo Tabla 19: Operacionalización para el acero expuesto en la estructura. Fuente: Autor

3.3.3. Análisis Financiero El análisis financiero es un procedimiento que permite detallar los valores debido a materiales, mano de obra y equipo que se usarán en la restauración del inmueble. Para ello fue necesario tomar mediciones de las áreas a intervenir, consultar precios actuales de materiales, equipos, rendimientos y salarios, los mismos que se expresan en el siguiente análisis de precios unitarios.

64

Presupuesto: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR TABLA DE DESCRIPCIÓN DE RUBROS, UNIDADES, CANTIDADES Y PRECIOS PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DEL EDIFICIO EX INDA RUBRO

DESCRIPCION

UNID.

CANT.

PRECIO UNITARIO

PRECIO TOTAL

A. OBRA PREVIA A.1

LEVANTAMIENTO DE CERRAMIENTO PROVISIONAL

m²

22.00

40.35

887.70

A.2

ESPACIOS PROVISIONALES (BODEGA,OFICINA, ÁREA CUIDADOR)

m²

150.00

17.13

2,569.50

A.3

EXTERMINADOR DE ANIMALES RASTREROS Y BACTERIAS

m²

2,130.00

2.10

4,473.00

m2

4.44

15.31

67.98

m2

49.54

15.16

751.03

m2

24.50

8.89

217.81

m

12.00

7.02

84.24

m2

20.22

15.76

318.67

m2

1.50

57.74

86.61

m

3.50

63.56

222.46

m3

0.75

48.75

36.56

m2

3.50

14.52

50.82

ESTRUCTURALES PREPARACIÓN DEL SUBSTRATO E-1 E-2

PREPARACION DEL SUBSTRATO POR ESCARIFICACIÓN MANUAL PREPARACION DEL SUBSTRATO POR ESCARIFICACIÓN CON DISCO DE DESBASTE 0.5 cm DE ESPESOR

E-3

PREPARACIÓN DEL SUBSTRATO LIJADO MANUAL

E-4

DEMARCACIÓN DEL ÁREA DE REPARO CON DISCO DE CORTE PROCEDIMIENTOS PARA LIMPIEZA DEL SUBSTRATO

E-5

E-6

LIMPIEZA DE SUBSTRATO CON CHORRO DE AGUA FRÍA PROCEDIMIENTOS PARA REPARO Y REFUERZO DE LOSA EN PISO 7 INYECCIÓN DE FISURAS CON GROUT BASE EPOXI EN ABERTURAS DE 10 A 40 mm REPAROS ESTRUCTURAL POR INYECCIÓN DE FISURAS

E-7

INYECCIÓN DE RESINA BASE EPOXI EN FISURAS DE 0.3 mm A 9.0 mm DE ESPESOR

E-8

PROTECCION DE ARMADURAS CORROIDAS CON HORMIGÓN CON ADICIÓN DE INHIBIDORES DE

REPAROS DE ARMADURAS CORROÍDAS

PUENTES DE ADHERENCIA E-9

PUENTE DE ADHERENCIA CON ADHESIVO BASE EPOXI SUPERFICIES DE HORMIGÓN

E-10

LIJADO Y PULIDO CON LIJADORA ELÉCTRICA

m2

12.00

2.04

24.48

E-11

PASTA DE ESTUCO

m2

45.60

1.87

85.27

TOTAL

9,876.13

SON

NUEVE MIL OCHOCIENTOS SETENTA Y SEIS CON 13/100 DOLARES DE LOS ESTADOS UNIDOS DE NORTEAMERICA

Tabla 20: Descripción de rubros para la propuesta de reforzamiento del Edificio Ex Inda.

Los rubros en el análisis de precios unitarios se detallan en el Anexo 4: Análisis de Precios Unitarios para el Edifico Ex Inda, así como también se anexa la hoja de los salarios mínimos de obra que corresponde a cada categoría por Ley, de acuerdo a la Contraloría General del Estado.

65

CAPITULO IV 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1.1. Conclusiones 

Una vez concluida la evaluación del inmueble se confirma la hipótesis planteada sobre el Edificio Ex Inda, la estructura soporta las cargas de servicio con las exigencias de la actual NEC 2015.



No es necesario ningún tipo de reforzamiento estructural ya que se comprueba que la actual configuración soportará las cargas previstas para el uso de la estructura.



Ejecutadas

las

inspecciones

visuales,

visitas

de

campo

y

levantamiento de la geometría del inmueble se destaca la presencia de agentes patógenos que están afectando la calidad de los materiales, así como a algunos elementos estructurales que podrían poner en peligro a todo el inmueble de no ejecutarse una intervención de las mismas. 

La resistencia promedio obtenida de los ensayos esclerométricos y núcleos extraídos para ser ensayados a compresión es de 280 kg/cm2, las armaduras están cumpliendo con la actual exigencia de la NEC 2015, mientras que las pruebas de carbonatación indican que los núcleos ensayados se encuentran en buenas condiciones por lo que en el hormigón no ha tenido avance de la carbonatación.



El modelo estructural del inmueble fue realizado tomando en cuenta el levantamiento geométrico, los valores de resistencia de los ensayos ejecutados en los materiales, y fue sometida a los parámetros actuales de la NEC-SE-DS, luego de lo cual la estructura presenta un comportamiento estable, cumpliendo con las exigencias que pide la norma para poder seguir prestando sus servicios siempre y cuando se mantenga el uso y las exigencias expuestas en el presente trabajo investigativo.



El tipo de reforzamiento propuesto al finalizar este estudio está enfocado en reparar y proteger la estructura ya que las patologías

66

detectadas pueden poner en riesgo la estabilidad de algunos elementos poniendo en peligro a los usuarios del inmueble. 4.1.2. Recomendaciones A fin de reducir y mitigar las patologías detectadas en la estructura se plantea las siguientes recomendaciones: 

Se debe realizar una impermeabilización completa de todo el edificio a nivel de mampostería losas de entre piso, cubierta, vigas y columna al igual que diafragmas con el fin de impedir el avance de eflorescencias y hongos.



Se debe hacer una desinfección de subsuelos y elementos estructurales para eliminar eflorescencia y hongos.



Se debe realizar medias cañas en uniones de elementos de diferente rigidez.



En la planta de subsuelo se debe hacer una impermeabilización total de muros y contrapiso debido a la alta presencia de humedad.



De los ensayos de suelos realizados en el subsuelo, se detecta un alto nivel freático, el cuál crece de acuerdo a las precipitaciones en la zona, se estima que la losa que transmite las cargas al suelo funciona como una cimentación flotante, por ello, si fuese necesario ampliar o modificar el estado arquitectónico actual se recomienda la utilización de materiales que no sobrecarguen la estructura y que mantengan en equilibrio a la misma.

67

BIBLIOGRAFÍA 1. NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN (NEC 2015), capítulos 2 y 3. 2. GUÍA ESTÁNDAR PARA LA EVALUACIÓN DEL RIESGO SÍSMICO DE EDIFICIOS (ASTE 2026). 3. AGUIAR R., (2003), “Análisis sísmico por desempeño, Centro de Investigaciones Científicas”. Escuela Politécnica del Ejército, 340 p., Quito. 4. AGUIAR R., (2006), “Deriva Máxima De Piso Y Curvas De Fragilidad En Edificios De Hormigón Armado”, Centro de Investigaciones Científicas. Escuela Politécnica del Ejército, 188 p., Quito. 5. AGUIAR R., (2007), “Factor De Reducción De Fuerzas Sísmicas En Edificios

De

Hormigón

Armado”,

Centro

de

Investigaciones

Científicas. Escuela Politécnica del Ejército, 117 p., Quito. 6. HELENE P., PEREIRA F., (2003), “Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón”, Reparación, Refuerzo y Protección, Sao Paulo. 7. MIRANDA E., (1999), “Approximate seismic lateral deformation demands in multistory buildings”, Journal of Structural Engineering, 125 (4), 417-425 8. RÁPIDA DETECCIÓN VISUAL DE LOS EDIFICIOS PARA LOS POSIBLES RIESGOS SÍSMICOS (FEMA 154) 9. HERNÁNDEZ J., LOCKHART C., (2011), “Metodología Para La Evaluación De La Vulnerabilidad Sísmica De Edificaciones De Hormigón Existente”, Instituto Tecnológico de Santo Domingo, pág. 256-275, República Dominicana 10. ESPINOZA V., (2010), “Edificios de Concreto Armado con Etabs”, Material de estudio para el curso: Cálculo de Edificios de Concreto Armado con Etabs, Perú.

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ANEXO 1 PLANOS: Levantamiento Geométrico del Edificio Ex Inda

69

ANEXO 2 PLANOS: Patologías detectadas en cada nivel del Edificio Ex Inda

70

ANEXO 3 RESUMEN DE ENSAYOS EJECUTADOS EN EL EDIFICIO EX INDA: Escaneos Magnéticos, Carbonatación, Esclerometrías, Mecánica de Suelo

71

ANEXO 4 Análisis de Precios Unitarios para el Edifico Ex Inda

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