Post on 10-Mar-2020
ANÁLISIS COMPARATIVO ESTRUCTURAL ENTRE SISTEMA INSDUSTRIALIZADO Y
CONVENCIONAL
Ing. José Joaquín Alvarez Enciso• Coordinador Curaduría Urbana 3 – Bogotá, Colombia• Presidente CTP Estructuras SCI
Diciembre 11 de 2019, Bogotá
2019/12/11 JJA
Sistemas Estructurales
• ¿Qué es un sistema industrializado?
• ¿Qué es un sistema convencional?
• ¿Cuántos sistemas estructurales hay en el Reglamento NSR10?
2019/12/11 JJA
Edificio Shalom III - Manizales
• Dic11/2019 Deberá ser desalojado y demolido o reforzado
2019/12/11 JJA
https://www.eltiempo.com/colombia/otras-ciudades/edificio-shalom-iii-en-manizales-debera-demolerse-o-reforzarse-442410https://www.wradio.com.co/noticias/regionales/edificio-shalom-iii-de-manizales-tendra-desalojo-total/20191210/nota/3989344.aspx
“El 53 por ciento de la obra nocubre con la normatividad, seencontraron coyunturas, lascolumnas no tienen 14 varillas,sino ocho, los entrepisos, el posodel ascensor tampoco son segurosy no hay red contra incendios, entreotras fallas”, señaló el director de laUGR, Jairo Alfredo Baena
2019/12/11 JJA
Atalaya de la Mota - Medellín• Desalojado, 23/10/2019
2 Edificios de 21 pisos y 4 sótanos. 240 apartamentos
Ref. 4
Atalaya de la Mota - Medellín
Ref. 5
SistemaEstructural
AmenazaAlta
Amenaza Intermedia
Amenaza Baja
Muros 9 11 13
Combinado 14 21 28
Pórtico 6 12 19
Dual 16 24 27
Total 45 (52%) 68 (78%) 87 (100%)
Sistemas estructurales definidos en NSR10
Sistemas estructurales en edificios altos > 72m
SistemaEstructural
AmenazaAlta
Amenaza Intermedia
Amenaza Baja
Muros 2 6
Combinado 5 14
Pórtico 6 11
Dual 14 19
Total 27 50
0
0
3
12
15 (17%)
Debemos revisar en la actualización del Reglamento NSR para establecer un límites de altura a los edificios en muros DES para zona intermedia como Bogotá y Medellín (ya vamos en 37 pisos) en zonas con Sa > 0.6
Sistemas Estructurales
• ¿Cómo debe ser la comparación de sistemas estructurales?
– Económica
– Facilidad de construcción
– Comportamiento sísmico
2019/12/11 JJA
2019/12/11 JJA
ES UN ERROR DAR ESTAS TABLAS PORQUE ES LA BASE DEL PRESUPUESTO Y LUEGO CONTROLA EL CONTRATO Y EL DISEÑO. EL RANGO REAL DEPENDE DE LA
CONFIGURACIÓN, EL Sa, EL SISTEMA ESTRUCTURAL, ARQUITECTURA Y CIMENTACIÓN
Res 0017/2017
2.4 Obligaciones del Contratante:
• 11. No establecer en las cotizaciones y contratosunos límites a las condiciones y cuantías del diseñoestructural, u otros aspectos, que puedan inducir auna búsqueda de resultados que no cumplan con losmínimos permitidos por el Reglamento NSR‐10.
2019/12/11 JJA
PROHIBIDA LA HIPER-OPTIMIZACIÓN
Sistema EstructuralElemento comparativo
Muros Combinado Pórtico Dual
Utilización en vivienda 70% 20% 9% 1%
Utilización en comercio y oficinas
1% 70% 18% 1%
Vivienda Estratos 1 a 4 75% 5% 20% (<5p) 0%
Viviendas Estratos 5 a 6 8% 90% 2% 0%
Costos <<< $ > $ $ --
Problemas estructurales recientes en Colombia
70% 15% 15% --
Reclamaciones postventa 70% 15% 15% --
Elementos comparativos estimados subjetivamente según revisiones en Curaduría
Sistema EstructuralElemento comparativo
Muros Combinado Pórtico Dual
Peso para sismo 70 110 100 120
Variaciones de refuerzos según diseñador
100% 15% 10% 5%
Variabilidad normativa entre códigos de países
100% 20% 20% 20%
Errores frecuentes de diseño
100% 20% 10% 5%
Sismos recientes (Chile, Nueva Zelanda, México,
Ecuador)
60% 10% 30% --
Ductilidad máxima DES/DMO
5/4 7/5 7/5 8/6
Elementos comparativos estimados subjetivamente según revisiones en Curaduría y artículos
2019/12/11 JJA
2019/12/11 JJA
2019/12/11 JJA
Variación porcentual de los tipos de cimentación, Bogotá
2019/12/11 JJA
Variación anual de los tipos de estructuras m²
2019/12/11 JJA
Variación anual de los tipos de estructuras m²
2019/12/11 JJA
Cortante Sísmico para derivas
Ref. Prefacio NSR10
Cortante sísmico para diseño• Edificios bajos 𝑉 =
𝑉𝑠
𝑅=𝑆𝑎 𝑊
𝑅=2,5 𝐴𝑎 𝐹𝑎 𝐼 𝑀𝑔
𝑅
𝑉 =2,5 𝐴𝑎 𝐹𝑎 𝐼 𝑀 𝑔
∅𝑎 ∅𝑝 ∅𝑟 𝑅𝑜
• Edificios Altos𝑉 =
𝑉𝑠
𝑅=𝑆𝑎 𝑊
𝑅=1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼 𝑀 𝑔
T R=1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼 𝑀 𝑔
Cu Ta R
𝑉 =1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼 𝑀 𝑔
1,75 − 1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐶𝑡 ℎ𝛼 (∅𝑎 ∅𝑝 ∅𝑟 𝑅𝑜)
• Edificios muy altos𝑉 =
1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼 𝑀 𝑔
1,75 − 1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐶𝑡 ℎ𝛼2(∅𝑎 ∅𝑝 ∅𝑟 𝑅𝑜)
Variables en el cortante sísmico
• Edificios Altos0,05 a 0.50
0,8 a 3,5Masa = A* (0,4 a 1,3)
+ 0.25%CV
9,81 no debería modificarse
Factor importancia 1,0 a 1,5
0,47 a 0.73
0,75 a 1
1 a 8
0,75 a 10,8 a 10,8 a 1Límite según zona sísmica y sistema estructural 0,43 a 1
Ajuste 80 a 100%
0.9 sol
ASPECTOS SÍSMICOS QUE INCIDEN EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL SISTEMA INDUSTRIALIZADO VS CONVENCIONAL
Variables de los sistemas estructurales
No reglamentados
Diferencia entre pórtico y muro
Ref. 8 a 12 Ing. Luis Enrique García
2019/12/11 JJA
Sistemas Estructurales
• La comparación real de sistemas estructurales es compleja. El mismo proyecto diseñado por dos ingenieros puede tener variaciones sustanciales
2019/12/11 JJA
Bernavento - Medellín• Demolido, 14/06/2018
1 edificio, 48 apartamentos, 20 pisosRef. 4
Constructora San Felipe-Promotora Bernavento2019/12/11 JJA
Bernavento - Medellín
Ref. 52019/12/11 JJA
Babilonia, Medellín• Demolición, mayo a sep 2019
2019/12/11 JJAhttps://www.elcolombiano.com/antioquia/apenas-27-del-edificio-babilonia-respeto-planos-MH11164899
13 pisos
Edificio Space- Medellín• Colapso 12/10/2013, 12 muertos
1 Edificio, con 6 bloques unidos desde 10 a 23 pisos con 3 a 4 sótanos. 200 apartamentos
Ref. 1 y 22019/12/11 JJA
¿SISTEMA INDUSTRIALIZADO O CONVENCIONAL?
Recomendaciones
Edificio Space- Medellín
Ref. 3Tomado presentación de Ing. Luis Enrique García2019/12/11 JJA
https://youtu.be/97M1OFsLzz8
𝜙𝑃𝑛 max = 0.75 ⋅ ∅ ∙ 0.85𝑓𝑐′ 𝐴g − 𝐴𝑠𝑡 + 𝑓𝑦𝐴𝑠𝑡
𝑃 adm = 0.75 ⋅ 0.65 ∙ 0.85𝑓𝑐′ 𝐴g /1.4
𝑃 adm = 0.3 ⋅ 𝑓𝑐′ 𝐴g
Despreciando el efecto del acero por no estar confinado ni restringido al pandeo
El gran problema es que el concreto lateral hace sus veces de confinamiento del acero vertical y este esfuerzo genera tracciones horizontales
2019/12/11 JJA
Caso de revisión nov-2019
2019/12/11 JJA
SISTEMA INDUSTRIALIZADO O SISTEMA CONVENCIONAL
1. Valores de Módulo de elasticidad (fórmulas, agregados Variaciones +/-40%)
2. Altas resistencias de concreto (hormigueros, retracción 20 a 100%)
3. Considerar Inercias de elementos no sísmicos(+/-50%)
4. Despreciar efectos torsionales (+/-30%)
5. Errores en Avaluó de cargas muertas (40%)
6. Errores en Cargas vivas, tanques en sismo (25% a 100%)
7. Omisión el alguna irregularidad (10, 20, 30%)
8. Error en el empleo de Secciones fisuradas (25 a 30%)
9. Errores en valores de R (10 a 100%)
10. Errores en Alturas máximas empleando otros códigos (10 a 100%)
Errores frecuentes en diseños
11. Errores por método: Diseño por desplazamientos y no por esfuerzos (Error 50%)
12. Error en la zona sísmica (Rango de error de 10 a 200%)
13. Errores de Coordinación con arquitectura (100%)
14. Omitir Efectos ortogonales (33%)
15. No considerar Efecto del fuego (30- 50%, costos)
16. Errores Estudios locales (buscar bajar el sismo hasta 60%)
17. Errores en Diafragmas rígidos, flexibles (shell, membrana 10 a 200%)
18. Error en valores de Ct y alfa (30 a 100%)
19. Muros acoplados o desacoplados diferentes para derivas y diseños (20 a 60%)
20. Elementos de borde, en muros de 8, 10 y 12cm (20 a 80%)
Errores frecuentes en diseños
21. R=4 DMO, muros delgados, gruesos, 1,2 mallas, con o sin EB (10 a 500%)
22. Muros extra-delgados 8cm sin ensayos (dinámicos y no estáticos cíclicos) edificiosaltos Res 17/17(10 a 500%)
23. Inercias de vigas, factores de 1.3 y no 0.7 o 0.5 (30%)
24. Derivas con secciones fisuradas pero junta sísmica con derivas de secciones sinfisurar (100%)
25. Jugar con el periodo: h, ct, E, I, Sa (10 a 500%)
26. Muros combinados en altura concreto-mampostería (20 a 50%)
27. Unión muro-placa con la menor resistencia (20 a 100%)
28. Mezcla en altura DMI, DMO, DES (20 a 100%)
29. Fisurar sólo unos muros (20 a 50%)
30. Revisión al volcamiento cimentación, R, capacidad, FS=1.01 (20 a 50%)
Errores frecuentes en diseños
31. Refuerzo sísmico pilotes a la mitad (100%)
32. Usar dinteles, antepechos para rigidizar (40 a 50%)
33. Edificio irregular con beneficios de regular (20 a 40%)
34. Diseño por desempeño o pushover, para reducir los mínimos (20 a 100%)
35. Combinación modos para derivas y diseño (10 a 50%)
36. Dilatar muros en zona escaleras
37. Volver todo el edificio de mampostería
38. Omitir cargas o hipótesis.
39. Ignorar la trayectoria de cargas
40. Falta de diseño de diafragmas (fuerzas sísmicas en piso 1 o losas de transición)
Errores frecuentes en diseños
41. ÉTICA (competencias desleales, tarifas)
42. Olvidar el comportamiento real de materiales (mallas electrosoldas- ductilidad)
43. Ejecución (control y construible) Tamaños mínimos
44. Error de análisis de Resultados (Ej. Muros 2, procesador diseña en 1)
45. Dejar que el programa emplee Datos por defecto.
46. Buscar la “Hiper-optimización”.
47. Modelos al límite.
48. Aplicar Teorema de la desaparición de momentos y fuerzas sísmica en base (piso 1 ocimentación)
49. Diseñadores que se vuelven abogados estructurales con aplicación ciega del código
50. Eliminar los elementos de borde para cumplir res 0017/17
Errores frecuentes en diseños
GRACIAS
Referencias Bibliográficas
1) https://civil.uniandes.edu.co/Boletin/index.php/k2/item/33-conceptouniandes
2) http://www.scg.org.co/wp-content/uploads/space-opt.pdf
3) Video 2/3 Universidad de los Andes. Ing. Luis Enrique García https://youtu.be/97M1OFsLzz8
4) https://www.elcolombiano.com/antioquia/bernavento-otra-equivocacion-del-calculista-de-space-JM1718380
5) https://umbral.co/hojadevida/images/proyectos/Zona_3_ItaguiPrado_Belen_Laureles/Belen/Atalayadelamota/web/7.jpg Ing. Santiago Pujol 1_Recommended Thicknesses for Structural Walls to Resist EarthquakeDemands in Colombia [based on PARRA]
6) DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO Duodécima edición ARTHUR H. NILSON Professor Emeritus . Structural Engineering Cornell University
7) Ing. José Álvarez https://www.aciescolombia.org/docs/conferencias/errores%20en%20dise%C3%B1o.pdf
8) Ing. Luis Enrique García https://www.aciescolombia.org/docs/conferencias/Dismuros-2012.pdf
9) Simposio Internacional sobre la modelación numérica en las Ingenierías Estructural y Sísmica https://www.youtube.com/watch?v=Avk3I7m7gwA&feature=em-lbcastemail
10) https://sci.org.co/pronunciamiento-de-la-sci-sobre-los-problemas-estructurales-de-edificios-recientes-y-posteriores-a-la-caida-del-edificio-space-en-colombia/
2019/12/11 JJA
Referencias Bibliográficas
11) https://www.asosismica.org.co/wp-content/uploads/2018/07/ACTA-149-26-julio-2018.pdf
12) Res 0017/2017
13) Artículos CEER
14) ACI 318-19
2019/12/11 JJA