VALORACIÓN ESTRUCTURAL

EDIFICIO LA SALAMANDRA

Limón, Costa Rica

Elaborado por : Lic. Gustavo Mora Fonseca

Ingeniero en Construcción

ICO-20120

Agosto, 2010

Introducción:

Por medio del presente documento se presenta un análisis cualitativo de la edificación La

Salamandra, ubicada en provincia de Limón, Cantón 1 Limón, Distrito 1 Limón. Avenida 4 calle 4, con un

área aproximada de 239m2 en el primer nivel, 295m2 en el segundo nivel y 45m2 en el nivel de azotea.

El inmueble es propiedad de la Señora Flora Virginia Calvo Durán.

El inmueble de dos plantas, conocido como el Hotel Cariari, es representativo de la arquitectura

caribeña de finales del siglo XIX y principios del XX. Dicho inmueble forma parte del casco histórico de la

ciudad y por tanto posee relevancia por su valor urbano y cultural. Declarado e Incorporado al

Patrimonio Histórico Arquitectónico de Costa Rica, según Decreto Ejecutivo Nº 29036-C publicado en La

Gaceta Nº 39 del 23 de febrero de 2001, de carácter privado.

El objetivo primordial de este informe consiste en valorar la condición estructural del edificio y hacer

las recomendaciones para mejorar las condiciones del mismo. Cabe destacar que el presente no es un

estudio de diagnóstico y adecuación sísmica según lo establece el artículo 15.1.c del Código Sísmo de

Costa Rica (CSCR).

Las edificaciones existentes tienen características estructurales que en general, no se ajustan a los

requisitos que establece el CSCR para edificaciones nuevas.

Se pretende que al realizar una adecuación sísmica de la edificación existente, se alcancenlos objetivos

de desempeño indicados en el inciso 4.1.b del CSCR. Sin embargo se considera que para una edificación

en régimen de patrimonio la adecuación sísmica y recomendaciones son aceptables si se mejoran el

desempeño y se prolonga su vida útil.

Descripción de la estructura

El edificio mide aproximadamente 579 m2 y consta de dos niveles y un área de 45m2 en el nivel de

azotea. La estructura esta conformada por marcos de concreto armado con paredes de mampostería de

ladrillo en 20cm de espesor con todas sus celdas rellenas. No se tienen detalles de planos constructivos

lo cual limita el análisis a las observaciones realizadas al levantamiento realizado en sitio.

Los acabados de piso son variados, presentando mosaico en la mayoría del área, cerámica en el

primer nivel completo y una pequeña área de madera para el salón pequeño. Los pisos de la terraza

están acabados en concreto lujado.

Las paredes se encuentran bien distribuidas en los sentidos norte-sur y este-oeste por lo que se

cuenta con rigidez y resistencia en las dos direcciones. En la dirección norte-sur la cantidad de paredes

suman 117 m y en el sentido este-oeste hay 134m de pared aproximadamente. Esto representa un

promedio de 0.45m de pared por cada metro cuadrado de construcción lo cual representa una

distribución de paredes muy favorable.

Figura 1. Primer nivel

Figura 2. Segundo nivel y terraza (sombreado)

Condiciones de la estructura

Este informe hace una valoración general de la estructura analiza el efecto de terraza en el sistema

estructural. Es importante reclacar que para la estructura en estudio una adecuación sísmica se

considera aceptable si incrementa el desempeño y prolonga la vida útil del inmueble.

El sistema estructural del inmueble es tipo marco ya que las fuerzas sísmicas son resistidas por

medio de marcos de concreto reforzado, acero o madera vinculados por medio de un sistema

horizontal de entrepiso de concreto reforzado en cada nivel.(CSCR, 4.2.1). Los marcos son una

estructura muy resistente ya que se trata de columnas de sección transversal de 45cm x 45cm con vigas

de 50cm x 30cm en dos niveles lo cual tomando en cuenta los materiales utilizados suficiente para

resistir las fuerzas esperadas.

La estructura de las paredes no presenta agrietamiento típico de falla estructural por cortante (ver

Figura 3), lo cual permite establecer que no existe deficiencias en el sistema de paredes que por su

rigidez y como se mencionó en un apartado anterior cuenta con una distribución bidimensional

favorable para la distribución del cortante manejado por el sistema sismo-resistente. Además las

paredes del edificio son de ladrillo confinado lo que hace al sistema menos frágil.

Las paredes del inmueble no presentan pérdidad de verticalidad lo que sugiere estabilidad a nivel de

cimientos.

Para secciones de pared de ladrillo que se perciban con poca adherencia entre las piezas de

mampostería se recomienda la inyección de mortero expansivo y paralelamente el confinamiento de los

elementos estructurales, esto se puede lograr mediante miembros extra de acero.

Figura 3. Falla por cortante

Según el CSCR-02:

“En la medida de lo posible, los entrepisos deben ser analizados y diseñados para que se

comporten como diafragmas rígidos en su propio plano, capaces de distribuir las fuerzas sísmicas entre

los sistemas sismo-resistentes, de acuerdo a sus repectivas rigideces y capacidades. El profesional

responsable del diseño debe verificar que la rigidez y capacidad estructural de los diafrragmas es la

adecuada para cumplir con estos requerimientos”

Con respecto a los entrepisos no se observaron fallas estructurales en los mismos de manera

que el análisis se centra a revisar el buen comportamiento del elemento como diafragma rígido. Desde

esa perspectiva el edificio cuenta con claros importantes en entrepisos que llegan a luces de hasta 6m

para lo cual cuenta con viguetas de entrepiso metálicas a cada 60cm. Es importante anotar que el

conjunto no cuenta con un elemento rigidizador diafragma por lo cual se recomienda hacer una

intervencion de este tipo en los tercios medios de la luz libre, aprovechando en esos sectores el punto

de inflexion de momento flector y proporcionar un mejor comportamiento ante el sismo.

Figura 4. Ejemplo de sistema de entrepiso

No se puede observar el estado del cimiento de la edificación, sin embargo no se perciben

asentamientos diferenciales y tomando en cuenta la edad de la edificación se podría esperar que la

probabilidad a que fenómenos de este tipo sucedan es poco probable debido a la consolidación en el

tiempo.

En la estructura se presentan vigas de madera (estructura de techo de la terraza), no se ven

deterioradas y estan curadas mediante recubrimientos que las mantienen secas, lo cual previene la

descomposición de la fibra.

Se observan secciones compuestas en tablones de 2 ½” x 6” para vigas y columnas. Los

elementos cuentan con secciones transversales conservadoras, sin embargo, los sistemas de unión se

fijan con solo dos pernos y además no se previene el efecto de aplastamiento de la union por lo que se

recomienda reforzar las uniones de elementos de madera mediante el uso de platina de acero de 1/16”

para evitar falla por aplastamiento o deformaciones excesivas.

Figura 5. Vigas y uniones de madera

Las instalaciones electricas y mecánicas no represetan riesgo estructural ya que las variaciones hechas a la

configuración original han sido realizadas siguiendo prácticas seguras aislamiento y ductería.

No se observa acero expuesto en los elementos principales del marco estructural lo cual sugiere que el

recubrimeinto de los miembros de concreto armado se mantiene. En ciertos sectores se percibe desprendimientos

de repello lo cual podría favorecer la llegada de agua a el refuerzo de acero por lo cual se recomienda hacer las

reparacones respectivas. Lo anterior adquiere vital importancia con el fin de evitar efecos de carbonatación del

acero de refuerzo.

Efecto de las modificaciones hechas en la terraza.

En la terraza se puede observar la construcción de una estructura de techo con dimensiones de 6m x 8m

en planta. Esa estructura carga a la viga corona de la segunda planta de manera que el paso de las

fuerzas a los cimientos es eficiente y siempre se hace mediante el sistema sismo-resistente. Las cargas

puntuales que aporta las columnas sobre el techo son del orden se lo 150kg lo cual se considera bajo en

propircion con la resistencia del elemento. Las variaciones en el momento flector no inducen a cambios

en la orientación del mismo por lo tanto no se hace necesario el refuerzo a momento positivo.

La chorrea de areas de piso en concreto en la terraza implica una estructura secundaria que al

ser nueva se considera apta para las nuevas cargas.

Un análisis mas exhaustivo con respecto a las variaciones en el periodo de vibración del

inmueble con respecto al sismo corresponden a una análisis cualitativo mas profundo de vulnerabilidad

sísmica y no se considera dentro de los alcances de esta valoración.

Figura 6. Configuración de la estructura de techo en azotea

Figura 7. Vista panorámica de la estructura de techo en azotea

Para valorar las cargas actuales y su posible efecto en la estructura se tomó como objeto de enálisis el

marco sobre el eje D el cual posee características de anchos tributarios importantes, posee el efecto de

la azotea, y se encuentra en un sector central del edificio.

Figura 8. Marco en estudio

Modelo de análisis

El estudio del marco se hizo mediante el software de análisis estructural SAP 2000, mediante el tipo de

estructura tipo marco, modelado con secciones reales de concreto, masas en entrepisos, diafragmas

rígidos entre otras características.

Figura 9. Modelo de análisis, SAP2000©

Cargas consideradas en el análisis

Las cargas muertas consideradas en el análisis de la edificación son muy similares a las del uso habitual

del inmueble y para las cuales probablemente fue diseñado en sus inicios. La edificación posee una

estructura robusta característica de inicios de siglo, esta, si bien es cierto, por ser masiva, soporta muy

bien sus cargas gravitacionales mas no se comporta de la forma mas eficiente con respecto al sismo por

tender a la falla frágil y no tener una buena respuesta ante los esfuerzos de tracción. Como se mencionó

anteriormente no se observan problemas de carbonatación que pudieran impedir la buena adherencia

acero-concreto sin embargo, si se observa un agrietamiento importante en un sector de la viga del eje F

entre ejes 1 y 4. Para corregir el problema se recomienda la sustitucióndel concreto afectado. Se

recomienda para un estudio de mayor profundidad el análisis de cuantía de acero en las vigas de primer

nivel y de ser necesario su refuerzo mediante incremento.

Figura 10. Carga permanente

Figura 11. Agrietamiento en viga de eje F

Figura 12. Reparación de elementos en concreto reforzado: (a) vigas, (b) columnas

Cargas temporales

Según el CSCR la carga temporal según el uso de la edificación debe ser:

Figura 13. Carga Temporal

Con respecto al cálculo de las cargas sísmicas se tomaron en cuenta los siguientes parámetros de diseño:

Figura 14. Carga de sismo

Resultado del análisis

Como primer resultado se valora el periodo de vibración de la estructura el cual arroja resultados

esperados (T= 0.26s, 0.01s) ya que el periodo teorico se estimo como 0,2 sin embarg, el programa arroja

Zona sísmica Limón, Zona III

Sitio de cimentación S3 Capacidades desconocidas

Aef 0,36

Uso de la estructura I=1 Uso normal

Sistema estructural Tipo Marco

Regularidad Regular

Ductilidad local óptima

Ductilidad global 6

Período T=0,2

FED 0,75

SR 2

Csis 0,135

un periodo de vibracion de 0,7s para uno de los modos de vibración, el cual se considera alto. La

dispersión de los datos puede estar asociada a la subetimacion de los pesos del edificio. Debe efectuarse

un estudio tridimensional para conocer el comportamiento de la estructura como un todo.

Otro de los resultados está relacionado con la revisión de los elementos de concreto reforzado los cuales

se consideran aceptables y se podría asumir que la estructura podría estar cumpleido con las cuantías de

acero necesarias para soportar los esfuerzos de momento y cortante.

Figura 15. Cuantías de acero calculadas para efectos de cortante.

Figura 16. Detalle de revisión de elementos de concreto y cuantías de acero para cortante.

Comentarios finales

Para el diagnóstico y la adecuación sísmica de una estructura existente se requiere de un mayor

conocimeinto del desempeño estructural y atención a sus detalles que en el caso del diseño de

estructuras nuevas , pues es común que existan muchas incertidumbres en cuanto a las características

de los materiales y detalles utilizados, a las cargas permanentes y a los daños presentes.

No se pretende que la estructura adecuada sismicamente y todos los elementos estructurales alcancen

la resistencia y ductilidad que el CSCR exige en edificaciones nuevas, pues esto podría desestimular a los

propietarios de las edificaciones a realizar una adecuación estructural debido a los altos costos que

puede implicar esta condición. En el caso de monumentos y edificaciones históricas que requieren un

aumento de su seguridad estructural, aunque es recomendable cumplir con los objetivos de desempeño

descritos en el inciso 4.1.b del CSCR, esa exigencia puede ser una opción no factible.

Las recomendaciones del dianóstico de vulnerabilidad sísmica pueden incluir sugerencias sobre la

modificaciones estructurales que son necesarias para reducir o eliminar los problemas detectados, que

tomen en cuenta también los costos correspondientes a las reparaciones y a la interrupción de las

operacones de la edificación.

El presente informe no es un estudio de diagnóstio y vulnerabilidad sísimica, si no que representa una

valoración de la estabilidad estructural del inmueble. Un estudio posterior mas profundo es necesario

para establecer parámetros mas detallados del comportamiento sismo’resistente de el edificio.

Conclusiones y recomendaciones

El sistema estructural del inmueble es tipo marco ya que las fuerzas sísmicas son resistidas por

medio de marcos de concreto reforzado, acero o madera vinculados por medio de un sistema

horizontal de entrepiso de concreto reforzado en cada nivel.

No se observan deficiencias en el sistema de paredes que por su rigidez y como se mencionó en

un apartado anterior cuenta con una distribución bidimensional favorable para la distribución

del cortante manejado por el sistema sismo-resistente.

Para secciones de pared de ladrillo que se perciban con poca adherencia entre las piezas de

mampostería se recomienda la inyección de mortero expansivo y paralelamente el

confinamiento de los elementos estructurales, esto se puede lograr mediante miembros extra

de acero.

Para mejorar el comportamiento de los entrepisos como diafragmas rígidos se recomienda

hacer una intervencion de este tipo en los tercios medios de la luz libre, aprovechando en esos

sectores el punto de inflexion de momento flector y proporcionar un mejor comportamiento

ante el sismo.

Reforzar las uniones de elementos de madera mediante el uso de platina de acero de 1/16” para

evitar falla por aplastamiento o deformaciones excesivas.

Las instalaciones electricas y mecánicas no represetan riesgo estructural ya que las variaciones

hechas a la configuración original han sido realizadas siguiendo prácticas seguras aislamiento y

ductería.

En ciertos sectores se percibe desprendimientos de repello lo cual podría favorecer la llegada de

agua a el refuerzo de acero por lo cual se recomienda hacer las reparacones respectivas

Tablas y datos de diseño (CSCR-02)

Objetivos de desempeño:

Adecuacion sismica:

Referencias

Código Sísmico de Costa Rica, Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos, 2002.

Comentarios al Código Sísmico de Costa Rica 2002, Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos, 2008.

Diagnostico y adecuación de Estructuras Patrimoniales, Ing Roy Acuña Prado.

Software SAP 2000, Software and Structures Inc.