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Informe Técnico de Evaluación Estructural

Casa de la Organización de las Naciones Unidas (ONU)

Santo Domingo, Rep. Dom.

20 de Septiembre de 2011

REALIZADO POR:

ING. LUIS OSVALDO SAILLANT OBJIO ING. EISENHOWER CHALJUB

MAESTRIA EN INGENIERIA ESTRUCTURAL MAESTRIA EN INGENIERIA ESTRUCTURAL

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1. MEMORIA DESCRIPTIVA.

1.1 Introducción.

El presente informe tiene como finalidad reflejar los resultados del estudio estructural

efectuado a la edificación que aloja la Casa de las Naciones Unidas, ubicada en la avenida

Anacaona #9, Sector Mirador Norte, Distrito Nacional, Republica Dominicana.

Dada la naturaleza de la estructuración, compuesta esencialmente por muros de mampostería

construidos en la década de los años 1970, la herramienta seleccionada fue el Análisis Dinámico

Espacial Espectral. Que para este tipo de estructura tiene una excelente confiabilidad en la

determinación de las demandas sobre las estructuras y en las evaluaciones de las capacidades.

La demanda como representación de los efectos de las acciones (gravitación, sismo), la

capacidad como la capacidad que posee la estructura para resistir la demanda.

1.2 Descripción Estructural:

La estructura en cuestión está compuesta por muros de mampostería como elementos sismo

resistentes básicos, con zonas localizadas donde se encuentran pórticos, en ambos casos

sostienen un sistema de losas macizas que actúan en ambas direcciones.

El sistema estructural no posee una distribución clásica para sistemas estructurales concebidos

para resistir fuerzas sísmicas en términos de regularidad geométrica en planta.

Se observa que ha sido una estructura que ha tenido una evolución estructural por etapas. No

Existiendo ningún tipo de historia documentada de cómo fueron realizándose los diferentes

anexos, ni la ingeniería con las que fueron ejecutados.

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ISOMETRICA

PLANTA 1ER NIVEL

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PLANTA NIVELES TIPICOS SUPERIORES

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1.2 Solicitaciones Utilizadas:

1.2.1 Cargas gravitacionales:

1.3 Calidad de los Materiales:

Resistencia cilíndrica del concreto: f”c= 300.00 kg/cm2 (promedio medida)

Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo: Fy= 2,800.00 kg/cm2 (único para la época)

Resistencia de la Mampostería fm=60.0 kh/cm2 (típico para la época)

1.4 Referencias y Normas Utilizadas.

Reglamento R-027 Diseño y construcción de edificios de mampostería MOPC

Reglamento R-001 Análisis y Diseño Sísmico de Estructuras. MOPC

ATC 40 Seismic Evaluation an retrofit of concrete Buildings

Earthquake hazard Mitigation for Nonstructural Elements, FEMA

Standard for Seismic Evaluation of Existing Reinforced Concrete Buildings, JAPAN

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2.- Determinacion de la Demanda Sísmica.

2.1 Selección de la zona sísmica.

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2.2 Determinacion de las propiedades del Sitio.

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2.3 Determinacion de la clasificación de la Edificación

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2.3 Demanda sísmica evaluada

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00

Cb min x 9.81

Sa x 9.81

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3 Criterios de Desempeño.

El criterio de Desempeño de la edificación se basa en el establecido por SEAOC (Structural

Engineers Association of California), aceptado por las más importantes instituciones y

agencias).

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4. Situación Actual.

Datos de Campo.

En la visita realizada al proyecto, se levantó la ubicación de los elementos estructurales de la

edificación y la geometría de estos.

Inspección Visual: Se inspeccionó la edificación con la finalidad de observar grietas y/o

diferencias entre los planos y la estructura existente. En una viga se observaron grietas en

sentido vertical, que van desde la parte superior a la superior, distribuidas en toda la longitud

de la viga. Las mismas se muestran en las fotografías siguientes:

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Ensayos Realizados: Con la finalidad de confirmar la resistencia de los materiales que se

emplearon en la construcción, realizamos los siguientes ensayos:

Resistencia a la Compresión: Se utilizó el Esclerómetro o Martillo Schmidt, este ensayo

consistió en realizar una prueba no destructiva como describe la norma ASTM C-805, a los

elementos de concreto (columnas, vigas, muros y losas) para obtener una resistencia a la

compresión, la cual medimos en los elementos que ensayamos y se detalla posteriormente en

este informe, con la ubicación en planta y los resultados de cada elemento.

Radiografía del Acero: Para identificar la posición y el diámetro tanto del acero longitudinal

como transversal, además de la cantidad, se utilizó el equipo FERROSCAN RV-10 de HILTI, el

cual realiza una radiografía tal y como se muestra en la foto siguiente:

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También realizó un Quick Scan que consiste en recorrer la longitud del elemento y obtener una

gráfica que nos muestra la separación de los estribos o el acero longitudinal, esto se realizó en

columnas, vigas, muros de mampostería y losas.

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QUICK SCAN

Resultados de los Ensayos a Compresión con Martillo Schmidt

A continuación mostramos la tabla de elementos ensayados:

En total se ensayaron:

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TABLA DE ENSAYOS RESISTENCIA A LA COMPRESION EN ELEMENTOS

ESTRUCTURALES

Nivel 1er

ID DEL ELEMENTO RESULTADO MARTILLO SCHMIDT

COLUMNAS CHEQUEO

C1-1 Resistencia a la Compresión f'c=263.50 Kg/cm²

VIGAS CHEQUEO

V1-1 Resistencia a la Compresión f'c=396.50 Kg/cm²

MUROS CHEQUEO

M1-1 Resistencia a la Compresión f'c=320.50 Kg/cm²

M2-1 Resistencia a la Compresión f'c=254.00 Kg/cm²

LOSAS CHEQUEO

L1-1 Resistencia a la Compresión f'c=368.00 Kg/cm²

TABLA DE ENSAYOS RESISTENCIA A LA COMPRESION EN ELEMENTOS

ESTRUCTURALES

Nivel 2do

ID DEL ELEMENTO RESULTADO MARTILLO SCHMIDT

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VIGAS CHEQUEO

V1-2 Resistencia a la Compresión f'c=387.00 Kg/cm²

V2-2 Resistencia a la Compresión f'c=339.50 Kg/cm²

TABLA DE ENSAYOS RESISTENCIA A LA COMPRESION EN ELEMENTOS

ESTRUCTURALES

Nivel 3er

ID DEL ELEMENTO RESULTADO MARTILLO SCHMIDT

COLUMNAS CHEQUEO

C1-3 Resistencia a la Compresión f'c=483.50 Kg/cm²

LOSAS CHEQUEO

L1-3 Resistencia a la Compresión f'c=406.00 Kg/cm²

- Columnas (2)

- Vigas (3)

- Muros (2)

- Losas (2)

El promedio de la resistencia de los elementos ensayados es de 357.61 kg/cm2.

Resultados de las Radiografías con Ferroscan RV-10

A continuación mostramos la tabla de elementos ensayados:

TABLA DE ESCANEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

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Nivel 1er

ID DEL ELEMENTO INFORMACION DEL ELEMENTO

COLUMNAS ACERO LONG. ACERO TRANSV.

C1-1 6 ø 1" ø 3/8 '' @ 0.20 m

MUROS ACERO VERTICAL ACERO HORIZONTAL

M1-1 ø 3/8 '' @ 0.16 m ø 3/8 '' @ 0.14 m

M2-1 ø 3/8 '' @ 0.25 m ø 3/8 '' @ 0.30 m

VIGAS ACERO LONG. ACERO TRANSV.

V1-1 ø 3/8 '' @ 0.18 m

LOSAS ACERO EN "X" ACERO EN "Y"

L1-1 ø 1/2 '' @ 0.33 m ø 1/2 '' @ 0.30 m

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TABLA DE ESCANEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Nivel 2do

ID DEL ELEMENTO INFORMACION DEL ELEMENTO

MUROS ACERO VERTICAL

M1-2 ø 3/8 '' @ 0.40 m

M2-2 ø 3/8 '' @ 0.40 m

M3-2 ø 3/8 '' @ 1.40 m

M4-2 No se aprecia acero

M5-2 ø 3/8 '' @ 0.41 m

M6-2 ø 3/8 '' @ 0.80 m

VIGAS ACERO LONG. ACERO TRANSV.

V1-2 2 ø 3/8" ø 3/8 '' @ 0.49 m

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TABLA DE ESCANEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Nivel 3er

ID DEL ELEMENTO INFORMACION DEL ELEMENTO

COLUMNAS ACERO LONG. ACERO TRANSV.

C1-3 4 ø 1" ø 3/8 '' @ 0.20 m

MUROS ACERO VERTICAL

M1-3 ø 3/8 '' @ 0.80 m

M2-3 ø 3/8 '' @ 0.60 m

M3-3 ø 3/8 '' @ 0.60 m

LOSAS ACERO EN "X" ACERO EN "Y"

L1-3 ø 1/2 '' @ 0.09 m ø 1/2 '' @ 0.10 m

En total se ensayaron:

-Columnas (2) -Muros (11) -Vigas (2) -Losas (2)

Los resultados de cada una de las radiografías se encuentran en el anexo 1.

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4.- Resultados analiticos

Con los datos geométricos, de armado (estadísticos), y de la propiedad de los materiales

detectadas en el sitio, se procede a construir un modelo matemático, donde se introduce las

demandas (sísmicas, gravitacionales o las que sean de interés), de manera que puedan

compararse con las capacidades. Donde se detecte capacidades inferiores a la demanda se

presenta una potencial falla para las hipótesis supuestas.

Deficiencias de capacidad en la estructura.

Se enumeran 3 tipos de deficiencia de capacidad estructural de importancia en la estructura y

que se enumeran y de describen a continuación:

Deficiencia 1: Local, De naturaleza gravitacional y sísmica Deficiencia 2: Local, De naturaleza gravitacional. Signos físicos de falla. Deficiencia 3: Global, de naturaleza sísmica

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4.1 Deficiencia 1 Se produce en las vigas en voladizo de la marquesina de entrada central, para una combinación de carga sísmica. Modo de falla por esfuerzo cortante. Alta demanda de acero negativo.

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FOTO VOLADIZO FRONTAL

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4.2 Deficiencia 2. Se produce en el nivel 2, con signos físicos de inicio de falla, y localizada según esquema siguiente:

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Grafica analítica de Falla de la deficiencia 2:

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Foto de falla de la deficiencia 2:

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GRIETA DE FLEXION, AMPLIACION (FALTA DE AVERO POSITIVO)

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GRIETA DE FALLA POR CORTE EN EXTREMO DE VIGA

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4.3 Deficiencia 3 Falta de capacidad de fuerza cortante en más de un 70 por ciento de los muros de mampostería en la edificación. A continuación se muestra una parte de los resultados analíticos.

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5.- Conclusiones y Recomendaciones.

De los resultados de la investigación tanto analítica como de prueba de materiales, se hacen las

siguientes recomendaciones:

Se hace necesario introducir un proceso de rehabilitación sísmica. Se han identificado

esencialmente varios tipos de vulnerabilidades, que se han enumerado y llamados :

Deficiencia de capacidad 1

Deficiencia de capacidad 2

Deficiencia de capacidad 3

Las resistencias de capacidad 1 y 2 plantean un proceso de Rehabilitación puntual y de

emergencia primaria, sobre todo la deficiencia 2.

Con relación a la deficiencia de capacidad Generalizada 3, presenta en la estructura la

necesidad de un proceso de rehabilitación sísmica global. Dicho proceso de

rehabilitación es una labor que involucra uno o dos aspectos fundamentales:

1.- Aumentar las capacidades de los elementos deficientes por medio de un estudio y

diseños estructurales de reforzamiento de los elementos.

2.- Diseñar una estructura auxiliar de manera que se eliminen las demandas en los

Elementos críticos.

La Evaluación del riesgo sísmico y la rehabilitación sísmica es una tarea compleja e

intimidante. Planificar para un riesgo que viene con el tiempo, pero que pasa de manera poco

frecuente es dificultoso. Los terremotos son únicos en cuanto a desastres naturales ya que

pueden ocurrir aviso. FEMA, hazard mitigation, seismic rehabilitation process..

Preparado por:

Ing. Luis O. Saillant Objío Ing. Eisenhower Chalhub

Maestría en Ingeniería Estructural Maestría en Ingeniería Estructural