Rehabilitación de columnas de concreto armado aplicando ...
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Línea de Investigación: Control de Calidad Tema: Estructura Rehabilitación de columnas de concreto armado aplicando refuerzos estructurales externamente (Caso de estudio: Edificio solárium, colinas de Bello Monte) Tutor: Proyecto de trabajo de grado para optar al título Ing. Otto Carvajal Franco. de Ingeniero Civil, presentado por: CI: V- 4.033.068 Br. Arevalo F. Marianella L. CIV:N° 22.082 C.I: 19.334.194 Julio 2015. Caracas, Venezuela Rehabilitación de columnas de concreto armado aplicando refuerzos estructurales externamente (Caso de estudio: Edificio solárium, colinas de Bello Monte) por Arevalo Marianella se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA INGENIERÍA CIVIL
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Línea de Investigación: Control de Calidad
Tema: Estructura
Rehabilitación de columnas de concreto armado aplicando
refuerzos estructurales externamente (Caso de estudio:
Edificio solárium, colinas de Bello Monte)
Tutor: Proyecto de trabajo de grado para optar al
título
Ing. Otto Carvajal Franco. de Ingeniero Civil, presentado
por:
CI: V- 4.033.068 Br. Arevalo F. Marianella L.
CIV:N° 22.082 C.I: 19.334.194
Julio 2015.
Caracas, Venezuela
Rehabilitación de columnas de concreto armado aplicando refuerzos estructurales
externamente (Caso de estudio: Edificio solárium, colinas de Bello Monte) por Arevalo
Marianella se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0
Internacional.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA INGENIERÍA CIVIL
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Dedicatoria
Este trabajo de grado está dedicado a mi familia, mi mami quien me vió
crecer, ha sido mi guía y mi ejemplo durante todos los días de mi vida,
apoyándome en cada momento, contra cualquier dificultad, mi papá por ser
ejemplo de fe y lucha hasta el último día de su vida y a mis hermanos por
cuidarme y estar presente siempre y dispuestos a lo que necesite
iii
Agradecimientos
A Dios por ser el máximo creador.
A mi familia por apoyarme en el transcurso de mi carrera.
A una persona que considero muy especial, Rafael Limardo, por darme su
apoyo y cariño incondicional
A mi Tutor Ing. Otto Carvajal, por compartir sus conocimientos conmigo,
brindándome ayuda y asesoría en cada momento que necesite,
orientándome para tomar buenas elecciones en el desarrollo de mi
investigación.
A la Universidad Nueva Esparta y todos sus docentes, porque me permitieron
convertirme en profesional.
Al Ing. Tony El Khouri, por permitirme tomar su propiedad como caso de
estudio, abriéndome las puertas para realizar las inspecciones, respondiendo
a todas mis interrogantes.
A mis compañeros y amigos que de alguna manera fueron parte de mi
desarrollo profesional.
iv
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA INGENIERÍA CIVIL
Rehabilitación de columnas de concreto armado aplicando
refuerzos estructurales externamente (Caso de estudio:
Edificio solárium, colinas de Bello Monte)
Tutor: Proyecto de trabajo de grado para optar al título
Ing. Otto Carvajal Franco. de ingeniero civil,Presentado por:
CI: V- 4.033.068 Br. Arevalo F. Marianella L.
CIV:N° 22.082 C.I: 19.334.194
RESUMEN.
El presente trabajo de grado se enfoca principalmente en el refuerzo
estructural de columnas de concreto armado del edificio Solárium, ubicado en
Colinas de Bello Monte, Municipio Baruta, motivado a la necesidad de los usuarios y
el propietario a rehabilitar la edificación, ya que según pruebas realizadas se
determinó que la misma no cumplía con las normas sismoresistente, de esta
manera la finalidad de este proyecto, fue determinar el comportamiento de las
columnas, diagnosticar los problemas y proponer los tipos de refuerzo a realizar
para aumentar la resistencia y ductilidad, obteniendo el mejor método constructivo
para prolongar la vida útil de la edificación.
Los refuerzos estudiados durante el trabajo de grado fueron, refuerzos con
camisas metálicas y refuerzo con fibra de carbono, en donde se determinó que el
refuerzo metálico es una mejor opción constructiva para el caso estudiado, ya que
es más económico y arroja mayor resistencia para las columnas, sin embargo el
FRP también es un material factible pero con un mayor costo.
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UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA INGENIERÍA CIVIL
Rehabilitation of reinforced concrete columns externally applying structural reinforcements (Case Study: Solarium
building, Colinas de Bello Monte) Tutor: Undergraduate thesis work project to opt for the
title
Eng. Otto Carvajal Franco. of civil engineer, presented by:
CI: V- 4.033.068 Br. Arevalo F. Marianella L.
CIV:N° 22.082 C.I: 19.334.194
ABSTRACT
This undergraduate thesis work focuses mainly on the structural
reinforcements of reinforced concrete columns of the Solarium building located in
Colinas de Bello Monte, Baruta. Motivated from the need of users and owners to
rehabilitate the building, which was determined that it did not meet earthquake-
resistant standards, the purpose of this project was to determine the behavior of the
columns, to diagnose problems, and to propose the types of reinforcements to be
done to increase the strength and ductility, obtaining the best construction method to
extend the life of the building.
The types of reinforcements studied were two: reinforcements with metal
liners and reinforcements with carbon fiber, where it was determined that the metal
reinforcement is a better option for the presented case study because it is cheaper
and yields a higher strength for the columns; however, the fiber-reinforced plastic is
also a feasible material but it is more expensive.
vi
ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA…………………………………...…………………………… ii AGRADECIMIENTO …………………………………………………………. iii RESUMEN ……………………………………………………………………. iv
ABSTRACT …………………………………………………………………… v ÍNDICE GENERAL ………………………………………………………….. vi
LISTA DE CUADROS ……………………………………………………….. ix LISTA DE GRÁFICOS ………………………………………………………. x LISTA DE FIGURAS ………………………………………………………… xi
INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………. 01
CAPÍTULO I. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ………………………………… 03
1.1 Planteamiento del Problema …………………………………… 04
1.2 Formulación del Problema ……………………………………….. 05
1.3 Objetivos de la Investigación …………………………………… 05
1.3.1 Objetivo General ………………………………………………… 05
1.3.2 Objetivos Específicos ………………………………………….. 05
1.4 Justificación del Problema ……………………………………… 05 1.5 Delimitación ……………………………………………………….. 06
1.5.1 Geográfica ……………………………………………………… 07 1.5.2 Temática …………………………………………………………. 07
1.5.3 Temporal …………………………………………………………. 07 1.6 Limitaciones ………………………………………………………. 07 1.7 Cronograma de Actividades ……………………………………… 08
II MARCO TEÓRICO …………………………………………………….. 09
2.1 Antecedentes de la Investigación ……………...………………... 10 2.2 Bases Teóricas ……………………………………………………. 12
2.2.1 Edificaciones ……………………………………………………. 13 2.2.2 Clasificación de las Edificaciones en Venezuela ……………. 13
2.2.2.1 Según el Uso ………………………………………………….. 13 2.2.2.1.1 GRUPO A …………………………………………………... 13 2.2.2.1.2 GRUPO B1 ………………………………………………….. 14
2.2.2.1.3 GRUPO B2 ………………………………………………….. 15 2.2.2.1.4 GRUPO C …………………………………………………… 15
2.2.2.2 Según el Nivel de Diseño ……………………………………. 16
vii
2.2.2.3 Según el Tipo de Estructura ………………………………… 17 2.2.2.3.1 TIPO I ……………………………………………………….. 17 2.2.2.3.2.TIPO II ……………………………………………………….. 17 2.2.2.3.3 TIPO III ………………………………………………………. 17 2.2.2.3.4 TIPO IV ………………………………………………………. 18 2.2.2.4 Según la Regularidad de Estructura ……………………...... 18 2.2.2.4.1 Edificaciones Regulares …………………………………… 18 2.2.2.4.2 Edificaciones Irregulares …………………………………... 18 2.2.3 Métodos de Análisis …………………………………………….. 21 2.2.4 Control de Desplazamientos …………………………………... 22 2.2.5 Programas de Análisis …………………………………………. 23 2.2.5.1 ETABS …………………………………………………………. 24 2.2.6 Columnas de concreto armado ………………………………. 26 2.2.6.1 Especificaciones de diseño para columna ………………… 26 2.2.6.2 Tipos de columnas ……………………………………………. 27 2.2.6.2.1 Circulares …………………………………………………… 27 2.2.6.2.3 Rectangulares ………………………………………………. 29 2.2.25 Fallas Estructurales …………………………………………… 29 2.2.7.1 Tipos de Fallas ………………………………………………... 30 2.2.7.1.1 Falla en Comprensión ……………………………………… 30 2.2.7.1.2 Falla en tensión …………………………………………….. 30 2.2.8 Refuerzos Estructurales ………………………………………... 30 2.2.8.1 Fibra de Carbono (FRP) …………………………………….. 30 2.2.8.2 Refuerzo con Concreto ………………………………………. 35 2.2.8.3 Refuerzo Metàlico …………………………………………….. 35 2.3 Terminología Básica …………………………………………….... 36 2.4 Cuadro de Operacionalización de las Variables ………………. 40
III MARCO METODOLÓGICO …………………………………………… 41 3.1 Tipo de Investigación …..……………………………………....... 42 3.2 Diseño de la Investigación …………………………………......... 43 3.3 Nivel de la Investigación ………………………………………….. 43 3.4 Población y Muestra ………………………………………………. 44 35 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos ……………. 44
IV DESARROLLO DEL PROBLEMA Y ANALISIS DE RESULTADOS 45 4. Presentación ………………………………………………………… 46 4.1 Descripción del Caso en Estudio ……………………………… 46 4.2 Información General …………………………………………... 47 4.3 Estimación de la resistencia del concreto……………………... 49 4.3.1 Replanteo del acero en elementos estructurales .......…….… 50 4.3.2 Mediciones Esclerométricas …………………………………… 51 4.3.3 Extracción y ensayo de núcleos ………………………………. 55
viii
4.4 Efecto del confinamiento en la resistencia y deformación del concreto …………………………………………………………………
58
4.5 Refuerzos en columnas existentes …………………………… 61 4.5.1 Refuerzo Metálico………………………………………………. 61 4.5.2.1 Confinamiento ……………………………………………… 65 4.5.2.2. Geometría De La Columna ………………………………. 66 4.5.3 Intervención de Columnas …………………………………... 67 4.5.3.1 Propuesta de Caso 1 …………………………………………. 69 4.5.3.1.1 Propuesta económica del caso 1 …………………………. 72 4.5.3.2 Propuesta Caso 2 …………………………………………….. 80 4.5.3.2.1 Propuesta económica del caso 2 ………………………… 81 4.5.4 Solución………………………………………………………….. 86
V. CONCLUSIONES............................................................................. 87 5.1 Conclusiones……………………………………………………… 88
VI RECOMENDACIONES ………………………………………………… 89
6.1 Recomendaciones ………………………………………………… 90
BIBLIOGRAFÍA ………………………………………………………………. 91
ix
LISTA DE CUADROS
CUADRO Pág.
01 Factor de Importancia ….……………………………………………. 16
02 Nivel de Diseño ND …………..……………………………………... 16 03 Selección del Método de Análisis para Edificios Regulares ……. 22 04 Selección del Método de Análisis para Edificios Irregulares ……. 22 05 Valores Límites de Desplazamiento …….…………………………. 23 06 Dimensiones de Columnas Rectangulares …..…………………… 70 07 Dimensiones de Columnas Circulares …….…………………….... 72
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO Pág.
01 Curvas Esfuerzo de Deformación de Láminas sikacarbodur ....... 32
02 Modelo de Mander para Concreto Confinado y no Confinado ….. 59
03 Curva Columna Circular …………………………………………….. 60 04 Curva Columna Rectangular ……………………………………….. 60
x
LISTA DE FIGURAS
FIGURA Pág.
01 Hospital Universitario de Caracas ……………………………......... 14
02 Ciudad Banesco ……………………………………………………… 15
03 Columnas de concreto Armado con Zunchos Transversales …. 28 04 Columna Circular …………………………………………………… 29 05 Falta Compresión ……………………………………………………. 30 06 Colocación Sika Wrap ………………………………………………. 31 07 Colocación Sikacarbodur …………………………………………… 32 08 Edificio Galileo Venezuela ………………………………………….. 34 09 Confinamiento con Espirales o Aros Sometidos a Tensión Axial . 35 10 Estribos Rectangulares Proveen Confinamiento Efectivo Solo en
las Equinas y en la Región Central de la Sección ………………..
36 11 Ubicación Geografía ……………………………………………….... 46 12 Vista Frontal ………………………………………………………….. 47 13 Columnas Circulares Sótano 1 …………………………………….. 47 14 Columnas Rectangulares en Sótano 2 ……………………………. 48 15 Columna Circular …………………………………………………….. 49 16 Equipo Esclerómetrico Hilti …………………………………………. 50 17 Vista Esclerometrico Hilti ……………………………………………. 51 18 Corte Longitudinal de Esclerómetro c181N ………………………. 52 19 Ensayo con Esclerómetro …………………………………………... 53 20 Extracción del Núcleo ……………………………………………….. 56 21 Muestra del Núcleo ………………………………………………….. 57 22 Columna Circular …………………………………………………….. 61 23 Columna Circular …………………………………………………….. 62 24 Columna Rectangular ……………………………………………….. 63 25 Distribución de los Soportes Transversales ………………………. 63 26 Sección Transversal Columnas con Camisa ……………………... 64 27 Traslape Mínimo para Tejidos FRP ………………………………... 66 28 Refuerzo Completo con FRP ……………………………………….. 66 29 Vista de Columnas Rectangulares a Encamisar …………………. 67 30 Modelo de Área Efectiva de Confinamiento ………………………. 68 31 Distribución del Edificio ……………………………………………… 69 32 Vista Panorámica ……………………………………………………. 70 33 Columnas de Sección Rectangular ………………………………... 70 34 Columnas de Sección Circular ……………………………………... 71 35 Columnas con Recubrimiento FRP ………………………………... 80
1
INTRODUCCIÓN
Una estructura de hormigón armado se analiza y diseña para que complete
su vida útil dentro de condiciones aceptables de servicio y resistencia, sin embargo
en una obra civil pueden surgir situaciones que generen durante la concepción o
ejecución y afecten la capacidad resistente que se espera de la misma. De acuerdo
con esto muchas veces es necesario realizar una reparación en una estructura de
hormigón armado con la introducción de un refuerzos en algunos de los elementos
estructurales o en todo su conjunto para aumentar la capacidad portante en
determinado momento de su existencia y así recuperar su funcionalidad.
Los refuerzos estructurales se han venido realizando por la necesidad de
mantener las edificaciones existentes y prevenir accidentes ocasionados por algún
tipo de falla.
En el presente trabajo de grado se estudian las condiciones actuales del
edificio Solarium, ubicado en la urbanización Colinas de Bello Monte, Municipio
Baruta, con el propósito de darle solución a los problemas que presenta, dado que
según estudios realizados pueden conllevar al colapso de la estructura, con la
inspección y revisión de documentos y planos se garantizara obtener toda la
información necesaria para detectar el problema de dicha edificación.
Las columnas son el soporte principal de la edificación, por ello la
importancia que estén en óptimas condiciones para cumplir su función y además
alcanzar la vida útil para la cual fue diseñada.
Esta investigación fue desarrollada con el fin de explicar los tipos de refuerzo
estructural que se pueden emplear bajo las condiciones de la estructura,
especificando el tipo de material a utilizar, el procedimiento el costo, la cantidad y de
esta manera establecer comparaciones proporcionando una mejor opción
constructiva, la cual fue desglosada mediante los siguientes capítulos:
Capítulo I, el cual abarca el planteamiento del problema, la formulación del
mismo, el objetivo general, los objetivos específicos, justificación, delimitación y
2
limitación de la investigación, con el fin de lograr obtener el alcance de este trabajo
de grado.
Capitulo II, presenta el marco teórico, donde se determinaran los
antecedentes que presentan la investigación, las bases teóricas y el cuadro de
variable en donde se desglosan los objetivos por variable, indicadores y medición,
con el fin de mostrar de manera más explícita el contenido de cada uno.
Capitulo III, va referido al marco metodológico, aquí se explica el tipo y nivel
de investigación, que será un elemento determinante para el desarrollo de la
investigación, así como la población y muestra que será evaluada y los elementos
de recolección de datos que serán aplicados para obtener los resultados de la
investigación
Capítulo IV, se desarrolla el problema mencionado anteriormente, estudiando
cada objetivo específico, de manera de establecer un diagnóstico, un desarrollo y
una solución, indagando en los antecedentes de la edificación a estudiar, realizando
nuevas inspecciones y análisis de las columnas de concreto armado existentes.
Capítulo V, en donde se ubican las Conclusiones del tema planteado dando
respuestas y soluciones a todas las interrogantes
Capítulo VI, se darán las recomendaciones para futuras investigaciones
Finalmente de se realiza un bibliografía citando todos los libros, e
investigaciones necesarios para la realización de esta tesis de grado.
CAPÍTULO I
PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN
4
1.1. Planteamiento del problema
En ingeniería civil la palabra estructura es sinónimo de un todo, ya que es la
base para la construcción, destinada a soportar fuerzas aplicadas.
Venezuela es un país que posee edificaciones de distintos tipos con
estructuras simples y complejas, con usos, forma, arquitectura y espacios que
varían de acuerdo a las necesidades del usuario. Las columnas son piezas
verticales arquitectónicas fundamentales, que si bien puede tener fines decorativos
su función es sostener la estructura, existen distintos tipos: aisladas, adosadas y
embebidas, también se pueden clasificar por su forma en las que se destacan las
circulares y las cuadradas, la falla de las mismas puede traer consecuencias
nefastas.
Hoy en día existen problemas estructurales que afectan de manera directa e
indirecta a la sociedad los cuales pueden ser ocasionados por la falta de
mantenimiento preventivo, por un mal cálculo estructural, por accidentes o por
casusas naturales, lo que ha producido grandes condiciones no deseadas que
hacen que la estructura no desempeñe correctamente su función.
Este proyecto se enfoca en el estudio de refuerzo estructural y confinamiento
de columnas, ya que son la base y soporte para la construcción, del tipo de columna
y requerimiento del usuario dependerá el tipo de reforzamiento a utilizar es por ello
que existen diversos métodos para reforzamiento de columnas que serán
estudiados en esta investigación que tiene como finalidad el estudio de refuerzo
estructural de columnas del edificio Solárium, ubicado en la avenida Arauca de
Colinas de Bello Monte, Municipio Baruta , y de esta manera comparar y estudiar la
factibilidad de los métodos de reforzamiento, por ello se debe analizar
exhaustivamente las fallas presentadas, para analizar su resistencia y ductilidad,
tomando en cuenta factores como el costo debido a la variación de precios de
materiales, el tiempo y el rendimiento de la mano de obra los cuales son
determinantes al momento de realizar una obra de reforzamiento de columnas.
5
1.2. Formulación del problema
¿Cuál será el tipo de refuerzo estructural que posee un mejor desempeño como
opción constructiva en cuanto a costo, tiempo y calidad, tomando en cuenta la
resistencia y la ductilidad del diseño estructural?
1.3. Objetivos de la investigación
1.3.1. Objetivo general
Evaluar la factibilidad de refuerzos estructurales en columnas existentes de
concreto armado con fibra de carbono y camisas metálicas, bajo distintas
condiciones de costo, tiempo, y calidad.
1.3.2 Objetivos específicos
1. Diagnosticar los requerimientos que pueden afectar los tipos de
refuerzo estructural bajo las condiciones del caso estudiado.
2. Analizar el comportamiento de las columnas.
3. Determinar la resistencia y ductilidad en los elementos existentes.
4. Comparar las propuestas económicas para el reforzamiento de las
columnas existentes.
5. Definir el tipo de solución que representa una mejor opción
constructiva.
1.4. Justificación del problema
El objetivo principal de la ingeniería civil es tener una construcción que sea
perfectamente funcional durante su vida util, y puesto que las obras de hormigón
están proyectadas a largo plazo, se puede presumir que los requerimientos y
consideraciones iniciales de diseño se afectan por diversos factores como
utilización, seguridad, factores ambientales, modificación de criterios antes
6
respuestas sísmicas, problemas de explosión, impacto, fuego, entre otros factores
que afectan la funcionabilidad de la estructura. Por lo mencionado anteriormente se
hace obligatorio un refuerzo en la estructura, para lo cual se debe analizar la mejor
alternativa.
Los refuerzos estructurales de columna se han venido realizando por la
necesidad de realizar mantenimientos correctivos a la estructura para evitar
accidentes o la demolición y posterior construcción de la misma. Con el estudio de
refuerzo se busca facilitar, mejorar y ampliar las opciones al momento de realizar
refuerzos estructurales, tomando en cuenta distintos factores que pueden afectar el
tipo de construcción a realizar, basándose principalmente en las normas
estructurales y las normas sismo resistente, indagando la factibilidad de los
refuerzos estructurales.
El edificio Solárium comenzó con problemas desde su construcción, ya que
desde el inicio de la construcción en el año 2000, se realizaron reclamos de parte de
los vecinos, porque estaba siendo construidas en parcelas con terreno H, sin
embargo el ingeniero a cargo de la obra demostró mediante estudios de suelos que
es una zona tipo A, de manera que si consiguió ser construido exitosamente. Sin
embargo al pasar de los años se produjeron ocasionalmente derrumbes cercanos a
la zona, lo que conllevo al dueño de la edificación a realizar pruebas sismoreistentes
en las que se determinó que la edificación podría tener fallas al momento de la
ocurrencia de un evento de gran magnitud y por consiguiente se hace necesario la
elaboración de un sistema para el refuerzo de columnas de concreto armado que
logre la adecuación necesaria de la edificación.
En este sentido la investigación traerá un aporte a la ingeniería civil en
general, ya que el enfoque de esta investigación aumentará conocimientos
estructurales bajo distintos puntos de vista de los materiales a utilizar garantizando
la resistencia y ductilidad del diseño en la estructura, además de fundamentos
teóricas que ayudaran a futuras investigaciones.
7
1.5. Delimitación
Según Arias (1999), “La delimitación del problema significa indicar con precisión
en la interrogante formulada: el espacio, el tiempo o periodo que será considerado la
investigación, y la población involucrada (si fuera el caso)”.
1.5.1. Geográfica
El proyecto de investigación será realizado con cálculos teóricos y con
imágenes y dimensiones del Edificio Solarium, ubicado en la calle Arauca de la
Urbanización Lomas de Colinas de Bello Monte, bajo estudios creados para la
situación deseada.
1.5.2. Temática
El presente trabajo se basa en el estudio teórico de refuerzo estructural de
columnas empleando diversos materiales, siguiendo una línea de investigación de
control de calidad en Estructura.
1.5.3. Temporal
El tiempo destinado para la realización del proyecto será aproximadamente
de 9mes, iniciado en el mes de octubre de 2014 hasta el mes de juniodel 2015.
1.6. Limitaciones
Según Fidias, (2006) “Son obstáculos que eventualmente pudieran
presentarse durante el desarrollo de la investigación. La falta de cooperación de
personas expertas en el tema.”
La información acerca del reforzamiento estructural es escasa, siendo una
limitante la búsqueda de antecedentes y de información acerca del confinamiento de
columnas.
8
1.7. Cronograma de actividades
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Actividad MES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Capítulo I: Planteamiento del problema
Capítulo II: Marco teórico
Capítulo III: Marco metodológico
Investigación
Capítulo IV: Análisis y procesamiento de datos
Capítulo V: Conclusiones y recomendaciones
Finalización de la Investigación
Total período de ejecución de realización
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
10
2.1. Antecedentes de la investigación
Los trabajos aquí descritos fueron necesarios Para el desarrollo del proyecto, se
consultaron diferentes investigaciones y trabajos de grado que guardan relación con
el proyecto con la finalidad de sustentar la investigación.
A continuación se describen las investigaciones consultadas:
Di Clemente (2001), “evaluación patológica de estructuras en concreto
armado y métodos correctivos”, Como tesis de grado para la Universidad Nueva
Esparta. Esta tesis realiza un estudio de los problemas que afectan a las estructuras
de concreto armado los cuales pueden ser originados por diversos agentes, y
plantea dos casos particulares de edificaciones deterioradas, una por fuego y la otra
por sobrecarga y finalmente las propuestas que restituyeron su servicialidad.
Este proyecto es utilizado para las bases teóricas y definición de términos
principalmente aporta información en la parte de fallas estructurales.
Duque, y Perdomo, (2003), “evaluación de los desplazamientos y fuerzas
laterales de una edificación tipo de concreto armado empleando las normas
covenin – mindur 1756 de los años 1987, 1998 y 2001”, Como tesis de grado
para la Universidad Nueva Esparta. Esta tesis se enfoca en el análisis estructural en
base a momentos torsores, fuerzas de corte y momentos flectores de los miembros
que forman parte de la estructura de concreto armado, así mismo establecen
comparaciones normativas en cuanto a desplazamientos y fuerzas laterales que
fueron cambiando en el transcurso de los años 1756, 1987, 1998 y 2001.
Este estudio aporta información técnica acerca del análisis estructural bajo las
diferentes formas espectrales tipificadas en la Norma COVENIN–MINDUR 1756 de
los años 1987, 1998 y 2001 y su influencia en el comportamiento estructural de una
edificación tipo.
Bakhos y Bitonti (2010), “Comportamiento sismoresistente de conexiones
tipo empalme en viga de acero como variante de conexión precalificada viga-
columna tipo flangeplate”, Como tesis de grado para la Universidad Nueva
11
Esparta. Esta tesis tiene como finalidad el análisis y detallado de conexiones tipo
empalme en vigas de acero como variantes de conexión precalificada viga-columna
tipo flangeplate, estableciendo sus conexiones sismoresistentes, realizaron una hoja
de Excel en la que permite el cálculo de la conexión tipo empalme.
La investigación aporta amplios conocimientos en el cálculo y diseño de
conexiones tipo empalme en vigas de acero y suministra información para los
resultados en cuanto a verificación de fallas de corte.
Alves y Lares (2011), “análisis dinámico de estructuras irregulares
empleando el programa de cálculo estructural etabs” Como tesis de grado para
la Universidad Nueva Esparta. La finalidad de este proyecto es evaluar la respuesta
dinámica de la estructura bajo su configuración regular y las variaciones de esta
respuesta una vez incluida una irregularidad estructural específica, con respecto a
los desplazamientos laterales, momentos torsores, fuerzas en los miembros, fuerzas
cortantes en cada nivel, en general, a fin de dar evaluar el impacto que tiene la
irregularidad incluida en la respuesta estructural del modelo matemático
Este proyecto aporta información para la elaboración del marco teórico de la
investigación
Romero, y Valero (2013), “evaluación de la capacidad sismoresistente de
una edificación de concreto estructural empleando la metodología del modal
pushoveranalysis”, Como tesis de grado para la Universidad Nueva Esparta. Esta
tesis se enfoca en evaluar el desempeño de la estructura ante eventuales cargas
dinámicas o sísmicas, en la que se evalúa una estructura aporticada de concreto
estructural donde se calcula la capacidad real de la estructura de acuerdo a la
disposición de los aceros de refuerzos de vigas y columnas empleados en la
construcción de la estructura con el pushoveranalysis que es una metodología que
permite un nivel de estimación del comportamiento de la estructura bastante
elevado.
Este estudio aporta información técnica acerca del análisis estructural y del
cálculo de ductilidad en estructuras.
12
Lacuesta (2013), “Estudio de la resistencia de pilares tubulares circulares
rellenos de hormigón con un modelo numérico de confinamiento pasivo
variable”, como tesis de grado para la Universidad Politécnica de Valencia, trata
acerca de El efecto del confinamiento en la resistencia global de las columnas,
basándose en un modelo numérico que recoge las particulares características del
confinamiento que se produce en las columnas CFT, confinamiento pasivo, ya que,
en los modelos numéricos desarrollados hasta la fecha, no están suficientemente
tratadas estas características, sobre todo lo que concierne a las deformaciones
laterales plásticas.
Este proyecto aporta información para el desarrollo de cálculos y análisis.
Rosero (2013), “Reforzamiento de estructuras de hormigón armado con
FRP (FiberReinforcedPolymers). Aplicación al caso de refuerzo de una losa y
columnas de un salón de audiovisuales y un auditorio”, como tesis de grado de
la Escuela Politécnica del Ejercito ( Ecuador ), esta tesis se presenta como una guía
referencial para profesionales, que explica detalladamente los procedimientos que
se deben seguir para diseñar un refuerzo estructural con FRP ante esfuerzos de
flexión, corte, compresión, flexo-compresión, en vigas y columnas de hormigón
armado, estableciendo también las ventajas y desventajas de esta técnica ante los
métodos tradicionales.
Esta investigación aporta información teórica y práctica acerca del reforzamiento
con FRP, lo cual será empleado para el capítulo II y el Capitulo IV
2.2 Bases teóricas
Según Balestrini M. Como se elabora el proyecto de investigación “Es el
resultado de la selección de aquellos aspectos más relacionados del cuerpo
teóricoepistemológico que se asume, referidos al tema específico elegido para su
estudio. De allí pues, que su racionalidad, estructura lógica y consistencia interna,
va a permitir el análisis de los hechos conocidos, así como, orientar la búsqueda de
otros datos relevantes”. En consecuencia, cualquiera que sea el punto de partida,
para la delimitación y el tratamiento del problema se requiere de la definición
13
conceptual y la ubicación del contexto teórico que orienta el sentido de la
investigación.
2.2.1 Edificaciones
La arquitectura forma parte esencial de cada edificación que se desee
construir, juega un papel protagónico en el comportamiento final de la misma. Es
importante la simplicidad para un mejor comportamiento sísmico de conjunto de una
estructura, y resulta más sencillo proyectar, dibujar, entender y construir detalles
estructurales. Por otro lado, resulta conveniente que no existan cambios bruscos en
las dimensiones, masas, rigideces y resistencias del edificio, para evitar
concentraciones de esfuerzos en determinados pisos que son débiles con respecto
a los demás. Los cambios bruscos en elevación hacen también que ciertas partes
del edificio se comporten como apéndices, con el riesgo de que se produzca el
fenómeno de amplificación dinámica de fuerzas conocido como chicoteo, mientras
que la falta de regularidad por simetría, masa, rigidez o resistencia en ambas
direcciones en planta produce torsión, que no es fácil de evaluar con precisión.
2.2.2 Clasificación de las Edificaciones en Venezuela
2.2.2.1 Según el Uso
2.2.2.1.1 GRUPO A
Edificaciones que albergan instalaciones esenciales, de funcionamiento vital en
condiciones de emergencia o cuya falla pueda dar lugar a cuantiosas pérdidas
humanas o económicas, tales como:
Hospitales.
Edificios gubernamentales o municipales de importancia, monumentos y
templos de valor excepcional.
14
Edificios que contienen objetos de valor excepcional, como ciertos museos y
bibliotecas.
Estaciones de bomberos, de policía o cuarteles.
Centrales eléctricas, subestaciones de alto voltaje y de telecomunicaciones.
Plantas de bombeo.
Depósitos de materias tóxicas o explosivas y centros que utilicen materiales
radioactivos.
Torres de control; hangares; centros de tráfico aéreo.
Edificaciones educacionales.
Edificaciones que puedan poner en peligro alguna de las de este Grupo.
Figura N° 1 Hospital Universitario de Caracas (ejemplo de edificaciones Grupo A)
(Fuente: Propia)
2.2.2.1.2 GRUPO B1
Edificaciones de uso público o privado, densamente ocupadas, permanente o
temporalmente, tales como:
Edificios con capacidad de ocupación de más de 3 000 personas o área
techada de más de 20 000 m2.
Centros de salud no incluidos en el Grupo A.
15
Edificaciones clasificadas en los Grupos B2 o C que puedan poner en peligro
las de este Grupo.
2.2.2.1.3 GRUPO B2
Edificaciones de uso público o privado, de baja ocupación, que no excedan los
límites indicados en el Grupo B1, tales como:
Viviendas.
Edificios de apartamentos, de oficinas u hoteles.
Bancos, restaurantes, cines y teatros.
Almacenes y depósitos.
Toda edificación clasificada en el Grupo C, cuyo derrumbe pueda poner en
peligro las de este Grupo.
Figura N° 2 Ciudad Banesco (ejemplo de edificaciones Grupo B2)
(Fuente: Propia)
2.2.2.1.4 GRUPO C
Construcciones no clasificables en los grupos anteriores, ni destinadas a la
habitación o al uso público y cuyo derrumbe no pueda causar daños a edificaciones
de los tres primeros Grupos.
16
USOS MIXTOS
Las edificaciones que contengan áreas que pertenezcan a más de un Grupo,
serán clasificadas en el Grupo más exigente.
FACTOR DE IMPORTANCIA
De acuerdo con la anterior clasificación se establece un factor de importancia
α conforme al Cuadro que se muestra a continuación.
Cuadro No1. Factor de Importancia
(Fuente: COVENIN–MINDUR 1756-1-2001 edificaciones sismorresistentes)
2.2.2.2 Según el Nivel de Diseño
La selección del Nivel de Diseño se hará con arreglo al siguiente Cuadro, en
donde indica que es válido para edificaciones de hasta de 10 pisos ó 30 m de altura
y, que es válido para edificaciones de hasta de 2 pisos u 8 m de altura.
Cuadro No2.Niveles de Diseño ND
(Fuente: COVENIN–MINDUR 1756-1-2001 EDIFICACIONES SISMORRESISTENTES)
17
2.2.2.3 Según el Tipo de Estructura
Los tipos de sistemas estructurales se establecen en función de los
componentes del sistema resistente a sismos.
2.2.2.3.1 TIPO I
Estructuras capaces de resistir la totalidad de las acciones sísmicas
mediante sus vigas y columnas, tales como los sistemas estructurales constituidos
por pórticos. Los ejes de columnas deben mantenerse continuos hasta su fundación.
2.2.2.3.2 TIPO II
Estructuras constituidas por combinaciones de los Tipos I y III, teniendo
ambos el mismo Nivel de Diseño. Su acción conjunta deber ser capaz de resistir la
totalidad de las fuerzas sísmicas. Los pórticos por sí solos deberán estar en
capacidad de resistir por lo menos el veinticinco por ciento (25%) de esas fuerzas.
2.2.2.3.3 TIPO III
Estructuras capaces de resistir la totalidad de las acciones sísmicas
mediante pórticos diagonalizados o muros estructurales de concreto armado o de
sección mixta acero-concreto, que soportan la totalidad de las cargas permanentes
y variables. Los últimos son los sistemas comúnmente llamados de muros. Se
considerarán igualmente dentro de este Grupo las combinaciones de los Tipos I y III,
cuyos pórticos no sean capaces de resistir por sí solos por lo menos el veinticinco
por ciento (25%) de las cargas sísmicas totales, respetando en su diseño, el Nivel
de Diseño adoptado para toda la estructura. Se distinguen como Tipo IIIa los
sistemas conformados por muros de concreto armado acoplados con dinteles o
vigas dúctiles, así como los pórticos de acero con diagonales excéntricas acopladas
con eslabones dúctiles.
18
2.2.2.3.4 TIPO IV
Estructuras que no posean diafragmas con la rigidez y resistencia necesarias
para distribuir eficazmente las cargas sísmicas entre los diversos miembros
verticales. Estructuras sustentadas por una sola columna. Edificaciones con losas
sin vigas.
2.2.2.4 Según la Regularidad de Estructura
2.2.2.4.1 Edificaciones Regulares
De acuerdo a DOWRICK, D. J. según lo publicado en su libro“Diseño de
Estructuras Resistentes a Sismos”, 2ª edición, en el año 1992, “Cada estructura
debe designarse como regular o irregular desde el punto de vista estructural”,
definiendo las estructuras regulares como aquellas que no tienen discontinuidades
físicas considerables en su configuración en planta y configuración vertical o en sus
sistemas resistentes a las fuerzas laterales.
2.2.2.4.2 Edificaciones Irregulares
Se considera irregular la edificación que en alguna de sus direcciones
principales presente alguna de las características siguientes:
a) Irregularidades Verticales
a.1.) Entrepiso blando
La rigidez lateral de algún entrepiso, es menor que 0.70 veces la del
entrepiso superior, o 0.80 veces el promedio de las rigideces de los tres
entrepisos superiores. En el cálculo de las rigideces se incluirá la contribución de la
tabiquería; en el caso de que su contribución sea mayor para el piso inferior que
para los superiores, esta se podrá omitir.
19
a.2) Entrepiso débil
La resistencia lateral de algún entrepiso, es menor que 0.70 veces la
correspondiente resistencia del entrepiso superior, o 0.80 veces el promedio de las
resistencias de los tres entrepisos superiores. En la evaluación de la resistencia de
los entrepisos se incluirá la contribución de la tabiquería; en el caso de que su
contribución sea mayor para el piso inferior que para los superiores, esta se podrá
omitir.
a.3) Distribución irregular de masas de uno de los pisos contiguos
Cuando la masa de algún piso exceda 1.3 veces la masa de uno de los pisos
contiguos. Se exceptúa la comparación con el último nivel de techo de la edificación.
Para esta verificación la masa de los apéndices se añadirá al peso del nivel que los
soporte.
a.4) Aumento de las masas con la elevación
La distribución de masas de la edificación crece sistemáticamente con la
altura. Para esta verificación la masa de los apéndices se añadirá al peso del nivel
que los soporte.
a.5) Variaciones en la geometría del sistema estructural
La dimensión horizontal del sistema estructural en algún piso excede 1.30 la
del piso adyacente. Se excluye el caso del último nivel.
a.6) Esbeltez excesiva
El cociente entre la altura de la edificación y la menor dimensión en planta de
la estructura a nivel de base exceda a 4. Igualmente cuando esta situación se
presente en alguna porción significativa de la estructura.
a.7) Discontinuidad en el plano del sistema resistente a cargas laterales
20
De acuerdo con alguno de los siguientes casos:
Columnas o muros que no continúan al llegar a un nivel inferior distinto al
nivel de base.
El ancho de la columna o muro en un entrepiso presenta una reducción
que excede el veinte por ciento (20%) del ancho de la columna o muro
en el entrepiso inmediatamente superior en la misma dirección horizontal.
El desalineamiento horizontal del eje de un miembro vertical, muro o
columna, entre dos pisos consecutivos, supera 1/3 de la dimensión
horizontal del miembro inferior en la dirección del desalineamiento.
a.8) Falta de conexión entre miembros verticales
Alguno de los miembros verticales, columnas o muros, no está conectado al
diafragma de algún nivel.
a.9) Efecto de columna corta
Marcada reducción en la longitud libre de columnas, por efecto de restricciones
laterales tales como paredes, u otros elementos no estructurales.
b) Irregularidades en Planta
b.1) Gran excentricidad
En algún nivel la excentricidad entre la línea de acción del cortante en alguna
dirección, y el centro de rigidez supera el veinte por ciento (20%) del radio de giro
inercial de la planta.
b.2) Riesgo torsional elevado
Si en algún piso se presenta cualquiera de las siguientes situaciones:
21
El radio de giro torsional rt en alguna dirección es inferior al cincuenta por
ciento (50%) del radio de giro inercial r.
La excentricidad entre la línea de acción del cortante y el centro de rigidez de
la planta supera el treinta por ciento (30%) del valor del radio de giro
torsional rt en alguna dirección.
b.3) Sistema no ortogonal
Cuando una porción importante de los planos del sistema sismorresistente
no sean paralelos a los ejes principales de dicho sistema.
b.4) Diafragma flexible
Cuando la rigidez en su plano sea menor a la de una losa equivalente de
concreto armado de 4 cm de espesor y la relación largo/ancho no sea mayor
que 4.5.
Cuando un número significativo de plantas tenga entrantes cuya menor
longitud exceda el cuarenta por ciento (40%) de la dimensión del menor
rectángulo que inscribe a la planta, medida paralelamente a la dirección del
entrante; o cuando el área de dichos entrantes supere el treinta por ciento
(30%) del área del citado rectángulo circunscrito.
Cuando las plantas presenten un área total de aberturas internas que
rebasen el veinte por ciento (20%) del área bruta de las plantas.
Cuando existan aberturas prominentes adyacentes a planos
sismorresistentes importantes o, en general, cuando se carezca de
conexiones adecuadas con ellos.
Cuando en alguna planta el cociente largo/ancho del menor rectángulo que
inscriba a dicha planta sea mayor que 5.
2.2.3 Métodos de Análisis
22
En base a los requisitos de configuración y los sistemas estructurales
descritos anteriormente, se elige el método de análisis. Cada edificación deberá ser
analizada tomando en consideración los efectos traslacionales y torsionales, por uno
de los métodos señalados a continuación:
Análisis Estático.
Análisis Dinámico plano.
Análisis Dinámico Espacial.
Análisis Dinámico Espacial con Diafragma Flexible.
Para la selección del método de análisis a utilizar, la Norma COVENIN sobre
Edificaciones Sismoresistentes establece una serie de parámetros definidos en los
Cuadros que se muestran a continuación:
Cuadro No3. Selección del Método de Análisis para Edificios de Estructura Regular.
(Fuente: COVENIN–MINDUR 1756-1-2001 EDIFICACIONES SISMORRESISTENTES)
Cuadro No4. Selección del Método de Análisis para Edificios de Estructura Irregular.
(Fuente: COVENIN–MINDUR 1756-1-2001 EDIFICACIONES SISMORRESISTENTES)
23
2.2.4 Control de Desplazamientos
Para cumplir con lo establecido en la Norma COVENIN 1756:2001, el
desplazamiento lateral total Δi del nivel i se calculará como:
Δi = 0.8 R Δei
Donde:
R = Factor de reducción dado en el Artículo 6.4, incluidas las eventuales
modificaciones establecidas en la Sección 6.4.1.
Δei = Desplazamiento lateral del nivel i calculado para las fuerzas de diseño,
suponiendo que la estructura se comporta elásticamente, incluyendo: los
efectos traslacionales, de torsión en planta y P-Δ.
Se denomina deriva δi, a la diferencia de los desplazamientos laterales totales
entre dos niveles consecutivos:
δi = Δi - Δi-1
La verificación del cumplimiento de los valores límites para Δi se hará en
cada línea resistente o en los puntos más alejados del centro de rigidez. El cociente
que sigue, no excederá en ningún nivel los valores dados en el Cuadro No.3:
δi
(hi - h i-1)
Donde:
(hi - h i-1) = Separación entre pisos o niveles consecutivos.
Cuadro No5. Valores Límites de Desplazamiento
(Fuente: COVENIN–MINDUR 1756-1-2001 edificaciones sismorresistentes)
24
2.2.5 Programas de Análisis
Los programas de análisis estructural son desarrollados principalmente para
estructuras de concreto armado, sean aporticadas, con muros o mixtos; también es
posible analizar estructuras de acero o una mixtura de ambos materiales. Para los
análisis no lineales, existen programas que consideran la no linealidad del material y
otros que incluyen también la no linealidad geométrica (para considerar el efecto de
segundo orden de las cargas); se tienen diferentes opciones de modelos
histeréticos, de acuerdo a los distintos materiales y las distintas teorías de
comportamiento no lineal. En la Figura 3 se presenta un esquema del desarrollo de
las operaciones de un programa de análisis estructural.
2.2.5.1 ETABS
ETABS es una herramienta ideal para el análisis y diseño de edificios para
usos diversos, los cuales incluyen de tipo residencial, comercial, industrial, entre
otros.
Figura N°3: Esquema del desarrollo de las operaciones de un programa de análisis estructural.
(Fuente: Fundamentos del Análisis Dinámico de Estructuras)
25
Según Alvez y Lares (2011), establecen las siguientes opciones que simplifican
el diseño de edificaciones, como por ejemplo:
Cálculo automático de coordenadas de centros de masas (Xm, Ym)
Cálculo automático de coordenadas de centros de rigideces (Xt, Yt)
Cálculo automático de fuerzas sísmicas, sus excentricidades y aplicación en
el centro de masas.
Cálculo automático de masas del edificio a partir de los casos de carga
elegidos
División automática de elementos (Auto-Mesh), así se pueden definir
elementos que se cruzan, y el programa los divide automáticamente en su
análisis interno, o se puede dar el comando de que divida los elementos en
el mismo modelo.
Plantillas predefinidas de sistemas de losas planas, losas en una dirección,
losas reticulares o con nervaduras y casetones, cubiertas, etc.
Importación de mallas y geometría desde Autocad. Ya se puede importar
mallas y geometrías de pisos desde Autocad.
Diseño de elementos viga y columna de concreto.
Diseño de muro.
Diseño de sistemas de piso compuestos.
Diseño por Torsión de vigas.
Diseño de secciones no prismáticas de concreto.
Ordenación y Filtrado de Resultados. Ahora puedes obtener los resultados
de tu modelo en forma filtrada u ordenar los datos de diferentes maneras.
Por ejemplo, puedes ordenar los resultados de los elementos mecánicos de
tus elementos, de mayor a menor, para la carga axial por ejemplo, o para el
cortante o el momento.
Mejorado diseñador de secciones. Dibuja libremente cualquier tipo de
sección usando este nuevo módulo integrado, y automáticamente calcula
todas las propiedades.
Captura de ventanas. Puedes copiar y pegar imágenes de las ventanas del
modelo en el programa. Por ejemplo, puedes copiar todas las ventanas, o
26
solo la ventana activa, y puedes copiar la ventana con o sin sus títulos
superiores.
2.2.6 Columnas de concreto armado
Según Castillo K. (2010) “Las columnas se definen como elementos que
sostienen principalmente cargas a compresión. En general, las columnas también
soportan momentos flectores con respecto a uno o a los dos ejes de la sección
transversal y en esta acción de flexión pueden producirse fuerzas de tensión sobre
una parte de la sección transversal “
Las columnas Tienen como tarea fundamental transmitir las cargas de las
losas hacia los cimientos, la principal carga que recibe es la de compresión, pero en
conjunto estructural la columna soporta esfuerzos flexionantes también, por lo que
estos elementos deberán contar con un refuerzo de acero que le ayuden a soportar
estos esfuerzos.
2.2.6.1. Especificaciones de diseño para columnas
a) Las columnas deben dimensionarse conforme a todos los momentos
flectores relacionados con una condición de carga.
b) En el caso de columnas situadas en esquina y de otras cargadas en forma
desigual en lados opuestos de direcciones perpendiculares, deben tomarse
en consideración los momentos flectores biaxiales.
c) Es necesario dimensionar todas las columnas para una excentricidad 0.6 +
0.03h por lo menos donde h es el espesor del elemento de la flexión, y para
cargas axiales máximas no superiores a 0.80 P0 cuando las columnas son
de ligaduras, o de 0.85 P0 cuando llevan esfuerzo en espiral o helicoidal,
donde P0 está dado por la siguiente ecuación: P0=0.85f ’c(Ag – Ast) + fyAst
Donde Ag es el área bruta de la sección transversal de la columna. Ast es el
área total del refuerzo longitudinal
27
d) La cuantía mínima del área de las varillas longitudinales de refuerzo respecto
al área transversal y total de la columna, As es 0.01, la cuantía máxima es
Ag 0.08. sin embargo, en el caso de columnas cuya área seccional sea
mayor que la exigida por las cargas puede usarse un valor más pequeño
para Ag, aunque nunca inferior a la mitad del área bruta de dichas columnas,
para calcular la capacidad de carga y el área mínima de varillas
longitudinales
2.2.6.2 Tipos de columnas
2.2.6.2.1 Circulares
De manera directa, el principio de trabajo al que se expone una columna es
la de soportar específicamente cargas axiales generadas por el peso que sostienen
estas; en consecuencia una columna no soporta cargas de momento. Por ello, en su
diseño a las columnas se les consideran ciertos rangos de excentricidad que
pudieran ser provocados debido a cualquier tipo de impacto que reciban los
elementos, también en caso de alguna explosión, y en el más probable de los
casos, afrontar los momentos que genera un terremoto.
La carga axial provoca en el interior de la columna una expansión transversal
del concreto debido a la compresión generada y transmitida por el peso que
sostiene; los momentos llevan a la columna a límites de elasticidad que afectan
principalmente la ductilidad del concreto la cual es extremadamente mínima en
comparación a la del acero llevando a provocar la ruptura y deformación del
elemento. La expansión es controlada mediante el confinamiento adecuado de
ligaduras o en el mejor de los casos, el uso de zuncho en columnas circulares; la
ductilidad la proporciona el acero longitudinal.
Las columnas circulares resultan ser las más apropiadas para contrarrestar
las fuerzas sísmicas. Quizá las limitaciones principales que evitan su uso sean las
de carácter arquitectónico debido a la geometría y el espacio que ocupa además de
la estética, y en otro de los casos la de factor económico debido al empleo de más
28
concreto, más acero estructural y el uso de formaletas especiales que en conjunto
incrementan el costo del elemento. La más usual aplicación de las columnas
circulares es la que se puede observar en el uso de pilotes de cimentación y en
columnas de pasos a desnivel y puentes.
Las ecuaciones para cálculo de columnas circulares vienen a ser las mismas
que las de un análisis en columna rectangular, con la diferencia de que la forma del
área sujeta a esfuerzos de compresión será un segmentó de circulo y, las varillas de
refuerzo no se colocan juntas paralelas a los lados a tensión y compresión. Además
también puede surgir el uso de una sección equivalente rectangular, que
representaría el área de la sección circular. El factor de reducción de resistencia, se
utiliza como factor de seguridad para el cálculo de la resistencia en compresión ó
flexión pura que se pueda dar en las columnas. Se utilizara un valor de 0.70 para
columnas con ligaduras y de 0.75 en columnas con refuerzo en espiral. Para reducir
los cálculos que se requieren en el análisis y diseño usando la excentricidad
mínima. Aplicando el factor, la capacidad máxima nominal de carga axial de las
columnas no se puede tomar mayor que Pn(max)= 0.8(.85f'c (Ag-Ast) + Astf'y).
Figura N°3: columnas de concreto armado con zunchos transversales
(Fuente: http://publiespe.espe.edu.ec)
As = área de acero de refuerzo longitudinal
Ac = área de hormigón descontado el refuerzo longitudinal
Ag = área geométrica de la sección
An = área del núcleo de hormigón medida en la cara exterior del zuncho
29
2.2.6.2.3 Rectangulares
Son miembros estructurales verticales a compresión o a flexo compresión los
cuales se encuentran generalmente formando parte de sistemas estructurales:
marcos rígidos, marcos articulados, etc.
Figura N° 4 Columnas cuadradas
(Fuente: http://portales.puj.edu.co/)
2.2.5 Fallas estructurales
Se refiere a un colapso en el cual la estructura se rompe en pedazos. Sin
embargo, en la mayoría de los casos el término incluye otras condiciones aparte del
colapso, que pueden ser no tan drásticas y aun así llevar a pérdidas grandes.
30
2.2.7.1 Tipos de fallas
2.2.7.1.1 Falla en compresión
La falla se produce por aplastamiento del concreto, el acero del lado más
comprimido fluye en tensión antes de que se produzca el aplastamiento del concreto
en el lado opuesto, mas comprimido.
Figura N° 5 Falla a compresión
(Fuente: http://portales.puj.edu.co/)
2.2.7.1.2 Falla en tensión
Se produce cuando el acero de un lado fluye en tensión antes de que se
produzca el aplastamiento del concreto en el lado opuesto.
2.2.8 Refuerzos estructurales
2.2.8.1 Fibra de carbono (FRP)
Según Rosero El FRP “es una material compuesto no metálico de tipo
polimérico, integrado por una matriz de resina epóxica en combinación con fibras de
carbono cuya materia prima es el PAN (policritianitilo).
31
El elemento fibroso aporta rigidez y resistencia mientras que la resina es
flexible y poco resistente, que sirve para transmitir los esfuerzos de unas fibras a
otras y la superficie adyacente, además de proteger a las fibras de posibles daños
mecánicos y ambientales”
Dentro de los polímeros reforzados se tienen dos tipos:
Sikawrap: es un tejido de fibras de carbono unidireccionales, el
material debe ser cortado cuidadosamente y deberá ser colocado en
capas para conformar el sistema compuesto reforzado por FRP
Figura N° 6: colocación de SikaWrap
(Fuente: http://www.norkan.com)
Sikacarbodur: son una combinación de fibra de carbono y una matriz
de resina epóxica que tienen en dirección de la fibra una resistencia y
rigidez muy alta, así como un comportamiento excepcional a la fatiga,
mejor que la del acero y su densidad es muy baja. Las fibras están
colocadas en dirección longitudinal correspondiente a la selección de
la solicitación
32
Figura N° 7: colocación de Sikacarbodur
(Fuente: http://www.felix.by)
Grafica N°1: Curvas esfuerzos de deformación de laminasSikacarbodur
(Fuente: Rosero (2013), “Reforzamiento de estructuras de hormigón armado con FRP
(FiberReinforcedPolymers). Aplicación al caso de refuerzo de una losa y columnas de un salón de
audiovisuales y un auditorio)
El diseño de refuerzos estructurales con fibra de carbono permite reparar,
rehabilitar y reforzar estructuras, principalmente compuestas de concreto armado.
Las soluciones se diseñan a la medida de los requerimientos del cliente, tomando
33
en consideración los códigos de diseños actuales, con el objetivo de optimizar la
solución final.
El refuerzo estructural con fibra de carbono, se refiere al empleo de
elementos de fibra de carbono de modo similar al de las barras de acero de la
estructura; esto es, complementando las barras longitudinales de acero en las zonas
traccionadas, o ligaduras de corte.
Cabe señalar que la capacidad de refuerzo de carbono es unidireccional en
el sentido de las fibras, dependiendo del tipo de fibra de que se está usando,
comúnmente se utilizan tejidos de fibra de carbono conocidos como AdcosCarbotex
o SikaWrap cuya disposición es unidireccional pero existen configuraciones de tipo
bidireccional.
Los usos más comunes son:
Incremento de capacidad de cargas vivas en edificios y puentes, pisos en
hospitales, losas de azotea en edificios, etc.
Refuerzo sísmico de elementos estructurales tales como columnas, muros
no reforzados de albañilería, etc.
Reparación de tuberías de diámetros grandes para lograr refuerzo y
permeabilidad.
Reparación de componentes estructurales dañados debido a condiciones
agresivas de su entorno, fuego, impacto de vehículos, envejecimiento, etc.
Cambios en el sistema estructural: nuevas aberturas en la losa, demolición
de muros existentes, perforaciones, etc.
Corrección de errores de diseño o construcción: varillas de acero de refuerzo
colocadas erróneamente, peralte insuficiente, etc.
En la siguiente imagen se muestra una edificación reforzada con fibra de
carbono en losas y columnas.
34
Figura N°8: Edificio –galileo Venezuela
(Fuente: Rosero (2013), “Reforzamiento de estructuras de hormigón armado con FRP
(FiberReinforcedPolymers). Aplicación al caso de refuerzo de una losa y columnas de un
salón de audiovisuales y un auditorio)
Las residencias Galileo es un edificio de 10 pisos, construido en 1953,
cuando no se tomaban en cuenta las normas sismoresistentes, en la actualidad
funciona como oficina, apartamento, locales comerciales y un nivel de parqueadores
en el sótano
En el año 2006 el dueño decide remodelar la edificación y reforzar su
estructura para que sea capaz de soportar cargas de sismo. El proyecto incluyó
ensayos destructivos y no destructivo, análisis estructural y reforzamiento
estructural, se detectó deficiencias en la rigidez lateral, en la resistencia y en la
ductilidad de los elementos estructurales.
Los métodos empleados fueron encamisado de concreto reforzado de
columnas y vigas, adición de nuevas vigas de concreto reforzado y los encamisados
de columnas y vigas con FRP.
35
2.2.8.2 Refuerzo con concreto
El refuerzo usado en las estructuras de concreto puede ser en forma de
barras o de malla soldada de alambre. Las barras (o varillas) pueden ser lisas o
corrugadas. La más común es la barra o varilla que se fabrica tanto de acero
laminado en caliente como de acero trabajado en frío. Los diámetros usuales de las
barras son de 3/8” , ½”, 5/8” , ¾” , 7/8”, 1”, 1 3/8” En otros países se usan diámetros
aún mayores. Las cabillas pueden fabricarse en otros grados y designaciones según
convenio previo entre el comprador y el fabricante.
2.2.8.3 Refuerzo metálico
Es una especie de Tubo de acero cilíndrico o rectangular que se coloca
sobre la columna de concreto armado a reforzar, proporcionando mayor rigidez,
para formar un pilote de concreto. También llamada funda, vaina.
2.2.9 Confinamiento de columnas
El confinamiento Conjunto de elementos de concreto armado, horizontales y
verticales, cuya función es la de proveer ductilidad a un muro portante.
Figura N° 9 Confinamiento con espirales o aros sometidos a tensión axial
(Fuente:Park y Paulay, 1997)
36
Las columnas constituyen la última línea resistente de los muros confinados,
ellas se diseñan para soportar la carga que produce el agrietamiento diagonal de la
albañilería, con lo cual, su función es mantener la resistencia a fuerza cortante del
muro en el rango inelástico. Para que las columnas funcionen como arriostres, debe
haber una adecuada integración columna albañilería.
Figura N° 10estribos rectangulares proveen confinamiento efectivo solo en las esquinas y en la región
central de la sección
(Fuente: park y paulay, 1997)
2.3Terminología básica
Acciones Permanentes: Acciones o cargas propias de la edificación, tales como el
peso propio de la estructura, sus cerramientos interiores y exteriores, carpinterías,
instalaciones y las acciones del terreno sobre el cual está construido.
Fuente:http://www.construmatica.com/construpedia/Acciones_Permanentes
Acción Sísmica:Acción accidental debida a la ocurrencia de sismos, la cual
incorpora los efectos traslacionales y los rotacionales respecto al eje vertical.
Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/Accion_sismica
Acciones Variables: Carga originada por el uso y ocupación del edificio, excluidas
las cargas permanentes, de viento o sismo.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Análisis Dinámico: En sistemas elásticos es un análisis de superposición modal
para obtener la respuesta estructural a las acciones dinámicas. En sistemas
37
inelásticos es un análisis en el cual se calcula la historia en el tiempo de la
respuesta estructural a las acciones dinámicas.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Cedencia: es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir de la cual sólo se
recuperará la parte de su deformación correspondiente a la deformación elástica,
quedando una deformación irreversible.
Fuente:http://lexicoon.org/es/fluencia
Conexión: Combinación de juntas para transmitir fuerzas entre dos o más
miembros.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Configuración Estructural: Distribución de los elementos verticales de soporte en
una estructura, que permite elegir un sistema apropiado para el envigado.
Fuente:http://www.parro.com.ar
Diafragma: Parte de la estructura, generalmente horizontal, con suficiente rigidez
en su plano, diseñada para transmitir las fuerzas a los elementos verticales del
sistema resistente a sismos.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Espectro de Diseño: amenaza o peligrosidad sísmica de un sitio.
Fuente:http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4100685/unidad_7/ht
ml/cont_03.html
Espectro de Respuesta: Representa la respuesta máxima de osciladores de un
grado de libertad y de un mismo coeficiente de amortiguamiento, sometidos a una
historia de aceleraciones dada, expresada en función del período.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
38
Excentricidad Dinámica: Cociente entre el momento torsor proveniente de un
análisis dinámico con tres grados de libertad por nivel, calculado respecto al centro
de rigidez, y la fuerza cortante en ese nivel.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Fuerzas de Diseño. Fuerzas que representan la acción sísmica sobre la edificación
o sus componentes; están especificadas a nivel de cedencia.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Fuerzas Sísmicas: Fuerzas externas, capaces de reproducir los valores extremos
de los desplazamientos y las solicitaciones internas causadas por la excitación
sísmica actuando en el nivel de base.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Muro Portante: Muro diseñado y construido en forma tal que pueda transmitir
cargas horizontales y verticales de un nivel al nivel inferior o a la cimentación. Estos
muros componen la estructura de un edificio de albañilería y deberán tener
continuidad vertical
Fuente: http://blog.pucp.edu.pe
Nivel de base: Nivel de la edificación donde se admite que las acciones sísmicas se
transmiten a la estructura.
Fuente:http://blog.pucp.edu.pe
Nivel de Diseño: Conjunto de requisitos normativos asociadas a un determinado
factor de reducción de respuesta, que se aplica en el diseño de miembros del
sistema resistente a sismos, tipificados en la Norma COVENIN 1756-1:2001.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Sistematización de Estructura: Registrar, de manera ordenada, a través de la
utilización de un software de análisis estructural, los componentes de una
edificación bajo un esquema específico de diseño.
39
Fuente:http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4100685/unidad_7/ht
ml/cont_03.html
Rehabilitación: relacionada a aquellas situaciones de recuperación de la
resistencia de la estructura en aquellos sitios donde se encuentra comprometida su
seguridad, debido a la degradación continua de sus elementos.
Fuente: Rosero (2013)
Vida útil: Tiempo o duración en la cual se supone que una edificación se va a
utilizar para el propósito que fue diseñada. en esta norma se supone una vida útil de
50 años.
Fuente: Norma COVENIN 1756-1:2001
Variable: es un aspecto o dimensión de un objeto, o una propiedad de estos
aspectos o dimensiones que adquiere distintos valores y por lo tanto varía.
Fuente: Balestrini, como se elabora el proyecto de investigación
40
2.4 CUADRO DE OPERALIZACIÓN DE VARIABLES
OBJETIVOS VARIABLES DIMENSION INDICADORES MEDICION FUENTE TECNICA DE
RECOLECCION DE DADOS
Diagnosticar los requerimientos que
pueden afectar los tipos de refuerzo estructural bajo las condiciones del
caso estudiado.
requerimientos Material
Fibra de carbono
Norma covenin campo
Observación directa,
investigación y entrevista
Camisa metálica
Analizar el comportamiento de las
columnas. Comportamiento
Tipo de columna
Columna rectangular
Norma covenin
campo observación
directa
Columna circular
Determinar la resistencia y ductilidad
en los elementos existentes.
Resistencia y ductilidad
Columnas
Compresión
Norma covenin campo
Software de análisis
estructutal. ETABS y cálculos
Solapes o empalmes
Refuerzo de cortante
Cantidad de refuerzo longitudinal
Nivel de fuerza axial
Fuerza de corte
Comparar las propuestas económicas para el reforzamiento
de las columnas existentes
Propuestas económicas
Costo
Material
Norma covenin campo
observación directa y
presupuesto elaborado en
maprex
Mano de obra
Calidad
Vida útil
Resistencia
Tiempo Rendimiento
Definir el tipo de solución que representa
una mejor opción constructiva
tipo de solución
Refuerzo con FRP
Resistencia Norma covenin campo Software de análisis
estructutal. ETABSS
Refuerzo con camisas
metálicas
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
42
El Marco Metodológico de una investigación, representa el conjunto de
acciones necesarias para analizar y describir el problema planteado, por medio de
procedimientos específicos, estableciendo el “cómo” se hará el estudio, de este
modo se logran obtener los conceptos y elementos del problema a estudiar, al
respecto Fidias Arias (2006) afirma lo siguiente “El marco metodológico es un
conjunto de pasos, técnicas y procedimientos que se emplean para formular y
resolver problemas” (p.18).
3.1 Tipo de investigación
Ferrer (2010) afirma lo siguiente: Cuando se inicia el capítulo de la
metodología lo primero que se encuentra el investigador es la definición del tipo de
investigación que desea realizar. La escogencia del tipo de investigación
determinará los pasos a seguir del estudio, sus técnicas y métodos que puedan
emplear en el mismo. En general determina todo el enfoque de la investigación
influyendo en instrumentos, y hasta la manera de cómo se analiza los datos
recaudados. Así, el punto de los tipos de investigación en una investigación va a
constituir un paso importante en la metodología, pues este va a determinar el
enfoque del mismo. Ministerio para El Poder Popular para Ciencia, Tecnología e
Innovación. Gobierno Bolivariano de Venezuela. [Web en línea]. <>.
http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/metodologia/Tema4.html [Consulta: 14-12-
2014]
La Investigación científica se define como la serie de pasos que conducen a
la búsqueda de conocimientos mediante la aplicación de métodos y técnicas.
En base a lo anterior, el tipo de investigación es científica, ya que este
estudio se está realizando por primera vez, con el fin de dar pie a futuras
investigaciones, adicional a esto se describirán las condiciones actuales de las
columnas como son observadas, con el fin de establecer su estructura o
comportamiento luego de realizar el estudio del refuerzo estructural, teniendo como
objetivo la descripción precisa del evento de estudio.
43
3.2 Diseño de la investigación
El Diseño de una Investigación es el conjunto de actividades coordinadas e
interrelacionadas que deberán realizarse para responder la pregunta de la
investigación. Arismendi (2013) explica que el Diseño de investigación “Se refiere a
la estrategia que adopta el investigador para responder al problema, dificultad o
inconveniente planteado en el estudio. Para fines didácticos se clasifican en diseño
experimental, diseño no experimental y diseño bibliográfico.” (p.80)
Según el autor Arias (2012). “La investigación de campo es aquella que
consiste en la recolección de todos directamente de los sujetos investigados, o de la
realidad donde ocurren los hechos (datos primarios), sin manipular o controlar
variables alguna”. (p.31)
El diseño para esta investigación será de campo, debido a que se tiene que
recurrir directamente al sector, que a su vez, requiere una serie de inspecciones
visuales, para determinar el estado funcional del mismo y posteriormente realizar los
estudios para el refuerzo estructural.
3.3 Nivel de Investigación.
Según Ramírez (2006). Es la gran variedad de propuestas en cuanto la
clasificación de las investigaciones de acuerdo a su tipo y nivel. Proponiendo una
tipología suficientemente flexible y amplía como para englobar en ella algún tipo de
investigación especifica del abanico de posibilidades que hoy en día se presentan
en las ciencias humanas (p.74).
Esta investigación es exploratoria, ya que no pretende dar explicación sobre
el problema, sino recopilar e identificar las fallas existente para posteriormente dar
las posibles soluciones.
44
3.4 Población y muestras
F. Arias (2006) define población como: “Es un conjunto finito o infinito de
elementos con características comunes para los cuales serán extensivas las
conclusiones de la investigación. Está queda delimitada por problema y por los
objetivos del estudio”. (p.81).
F. Arias (2006) define la muestra como: “Un subconjunto representativo y
finito que se extrae de la población accesible”. (p.83).
La población está representada por las columnas del edificio Solárium,
específicamente las columnas existentes que son necesarias rehabilitar.
3.5 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
Falcón y Herrera (2005), definen técnicas e instrumentos de recolección de
datos como: "se entiende como técnica, el procedimiento o forma particular de
obtener datos o información". (p.12)
Arias (2006) asegura que las técnicas de recolección de datos son
"el procedimiento o forma particular de obtener datos o información" (p.67). Y el
instrumento "es cualquier recurso, dispositivo o formato (en papel o digital), que se
utiliza para obtener, registrar o almacenar información".(p.69).
Para efecto de la investigación la técnica requerida es la observación directa,
debido a que se debe estudiar directamente el caso que produce las fallas, de tal
forma en que se pueda entrar en contacto con el mismo, para así adquirir los datos
necesarios para su estudio.
Se utilizarán algunos instrumentos tales como: block de notas, cámara
fotográfica, entre otros, estos permitirán registrar la información recaudada en la
investigación
CAPITULO IV
DESARROLLO DEL PROBLEMA Y ANALISIS DE
RESULTADOS
46
4. Presentación.
4.1 Descripción del caso de estudio.
El caso a evaluar es el Edificio Solárium, ubicado en la calle Arauca de la
Urbanización Lomas de Colinas de Bello Monte, construido en el año 2001.
La edificación está formada por dos cuerpos separados por una junta de
dilatación, todos los elementos, losas, vigas y columnas son de concreto armado. La
edificación cuenta con siete (7) niveles significativos. El techo lo constituye una
azotea visitable en las cuales se han realizado remodelaciones. El edificio se
encuentra fundado sobre zapatas aisladas en el corte de una ladera.
Aproximadamente a 9,00 m del edificio, se encuentra el borde de un talud de unos
11,00 metros de altura.
FIGURA Nº 11 UBICACIÓN GEOGRAFIA
(Fuente: www.google.co.ve/maps)
47
FIGURA Nº 12 Vista frontal
(Fuente: propia)
4.2. Información general.
Existen distintos tipos de columna en la edificación
Circulares, las cuales sirven como soporte en un 80% de toda la
estructura.
FIGURA Nº 13 Columnas circulares en sótano 1
(Fuente: propia)
48
Para columnas circulares la distribución de tensiones en la sección
transversal es uniforme
Rectangulares, actuando como elementos de soporte en un 20%, ya
que existen pocas columnas de este tipo
FIGURA Nº 14 Columnas rectangulares en sótano 2
(Fuente: propia)
Para secciones cuadradas o rectangulares el centro y las esquinas están
sometidas a mayores tensiones de confinamiento que los lados.
Las columnas existentes, están elaboradas con concreto armado, sin
embargo luego de realizar una Evaluación Estructural por los propietarios de la
edificación, se concluyó que la deficiencia en la calidad del concreto de las
columnas, resulta en una disminución de resistencia de las columnas e inestabilidad
de las mismas aún en la condición de cargas gravitatorias y la deficiencia de
resistencia al incluir las acciones sísmicas, es de tal magnitud que los resultados
reflejan un alto grado de vulnerabilidad de la estructura, de tal manera que en caso
49
de ocurrir un evento sísmico como el previsto en la Norma Covenin 1756-98 (Rev.
2001) “EDIFICACIONES SISMORRESISTENTES”, podría sobrevenir el colapso de
la edificación, con las consecuencias de pérdidas materiales y de vidas humanas.
Como consecuencia de lo anterior, se planteó la necesidad de proyectar, diseñar y
construir los elementos estructurales necesarios para la rehabilitación de la
estructura
FIGURA Nº 15 Columnas circular
(Fuente: propia)
4.3. Estimación de la resistencia del concreto.
Para la investigación fueron necesarios los estudios realizados por El Arquitecto
Daniel Pérez, responsable de la construcción y el Ingeniero Tony El Khouri,
copropietario del inmueble Para estimar la calidad del concreto colocado en los
elementos estructurales se realizaron las siguientes actividades:
Replanteo del acero en los elementos estructurales en vigas y columnas.
50
Lecturas esclerométricas en vigas y columnas.
Extracción y ensayo de núcleos de 3”.
4.3.1 Replanteo del acero en elementos estructurales.
El replanteo de los aceros de refuerzo longitudinal y transversal se realizó en
aquellos elementos donde posteriormente se haría la extracción de núcleos y las
mediciones ultrasónicas. Para ello se utilizó un equipo electromagnético tipo
pacómetro (PACHOMETER), que permite solo ubicar la posición del acero, esta
información permite confirmar la disposición de los aceros según los planos de
estructura.
A este tipo de ensayo se le denomina también ensayo no destructivo, ya que
es una prueba practicada a un material que no altera de forma permanente sus
propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales.
FIGURA Nº 16 Equipo electromagnético Hilti
(Fuente: propia)
La herramienta consta de una sonda de la unidad de campo magnético
emisor conectado a un procesamiento digital y acústica.
51
Cuidadosamente se elige la muestra o el elemento que se va a ensayar y se
toman tres lecturas como mínimo, anotando el tiempo de propagación de la onda en
el concreto y la distancia entre transductores o terminales; estas distancias no
deben exceder de 400 mm y se recomienda que sean lo más constantes posibles
para asegurarse de que las lecturas obtenidas sean uniformes.
La sonda se hace deslizar a lo largo de la superficie del elemento de
concreto armado y la absorción del campo magnético es capaz de determinar la
posición de la armadura, el espesor de la capa de concreto y, con una buena
aproximación, el diámetro de las barras.
FIGURA Nº 17 Equipo electromagnético Hilti
(Fuente: propia)
De esta manera permite detectar la presencia de forma no destructiva, la
dirección y el diámetro de las barras de refuerzo en elementos de concreto armado
y también permite la medición del espesor de la capa de concreto y el espacio de
aire de las barras de acero.
4.3.2 Mediciones esclerométricas.
Las mediciones se realizaron con un ESCLERÓMETRO C181 N con un
factor de calibración de 1,0.
52
FIGURA N° 18: Corte longitudinal de esclerómetro C 181 N
(Fuente: Felipe Hernández (2009) El concreto en la obra problemas, causas y soluciones,
pág. 69)
Antes de la prueba deberá eliminarse de la superficie pintura, polvo o
cualquier elemento no propio del concreto, que pueda afectar el índice de rebote.
Cuando la superficie tenga irregularidades debidas a cimbras de madera no
cepilladas, esta debe ser pulida con la piedra abrasiva hasta dejarla lisa. En
concretos viejos, por consiguiente excesivamente duros, se deberá quitar hasta
unos 10 mm de la capa superficial, en lo que corresponde a una superficie para
efectuar de 5 a 10 impactos con el esclerómetro.
53
Se coloca el esclerómetro en forma perpendicular sobre la superficie del
concreto que se va a evaluar y se ejerce una pequeña presión para permitir que el
embolo se libere y se deja que se extienda hasta alcanzar su máxima extensión,
eliminando la presión sobre el martillo, cuidando siempre que se conserve la
perpendicularidad y que la presión sea uniforme hasta que la masa interna del
martillo golpee la superficie del concreto. Después del impacto se oprime el botón
pulsador y se toma la lectura en la ventana de la escala graduada, registrando el
índice de rebote, medido de 10 a 100, con dos cifras significativas.
FIGURA N° 19: Ensayo con esclerómetro
(Fuente: propia)
Par el cálculo, se deben eliminar las lecturas que difieran del promedio en
más de 5 unidades y se determina un promedio final de las lecturas. Si más de 3
lecturas difieren en 6 unidades del promedio, se deben de descartar todas las
lecturas.
54
En general se aplicaron los procedimientos normativos para la toma de las
lecturas e interpretación de los resultados. En cada punto, el valor del rebote se
obtuvo como el valor promedio de diez (10) lecturas. Los ensayos se realizaron
sobre ochenta (80) elementos, de los cuales cincuenta y ocho (58) corresponden a
columnas y veintidós (22) a vigas. Las pruebas esclerométricas se ejecutaron en
elementos correspondientes a los niveles sótano 2, sótano 1, planta baja, piso 1,
piso 2 y pent- house.
El esclerómetro, permite obtener una aproximación de la resistencia del
concreto, correlacionando el valor del rebote con la curva del instrumento. Los
ensayos se realizaron de acuerdo a la Norma COVENIN 1609-80 MÉTODO DE
ENSAYO PARA DETERMINAR LA DUREZA ESCLEROMÉTRICA EN
SUPERFICIES DE CONCRETO ENDURECIDAS.
En este trabajo las lecturas del esclerómetro permitió evaluar la
homogeneidad del concreto, con miras a establecer zonas de concretos diferentes
para extraer el menor número de núcleos. En el caso de las columnas, dado que se
extrajeron y ensayaron núcleos en algunos de los puntos donde se realizaron las
lecturas esclerométricas, para relacionar los diferentes valores y obtener un
pronóstico de la resistencia del concreto colocado en estos elementos.
En vista de la marcada diferencia encontrada entre los concretos de las vigas
y las columnas, se consideraron tres muestras diferentes de concreto, a saber:
concreto en vigas, concreto en las columnas de sótano 2 y sótano1 y el concreto de
las columnas en los restantes pisos.
En la tabla de lecturas, se muestran todos los valores de rebote y se
presenta la evaluación estadística por cada muestra de concreto considerada,
dichas tablas fueron suministradas para la observación y toma de notas, mas no
para ser colocadas dentro de esta investigación
De los resultados, se obtiene que para las columnas pent-house – planta
baja el valor medio del rebote igual a 26 con una desviación estándar de 2.0 y un
55
coeficiente de variación de 7.8, lo cual nos indica una muestra poco homogénea con
un bajo valor de rebote. Para las columnas del sótano el valor medio del rebote
aumenta hasta 31, pero la muestra presenta una mayor dispersión con un valor del
coeficiente de variación de 11,3%. En el caso de las vigas se obtiene el mayor valor
de rebote igual a 38 con una dispersión media correspondiente a un coeficiente de
variación de 7,4%.
Estadísticamente, en función del coeficiente de variación, el concreto se
muestra muy poco homogéneo, lo cual indica el poco control ejercido sobre las
obras. En el gráfico esclerometria, se pueden apreciar los valores picos y la
dispersión de los resultados.
4.3.3 Extracción y ensayo de núcleos.
Para la extracción de núcleo se utiliza una máquina accionada con motor
eléctrico o a explosión, con distintas velocidades de corte. La máquina tiene como
herramienta de corte una broca con corona diamantada con diámetro variable, en
este caso 3”, según sean las necesidades de las muestras a extraer.
En todos los casos la broca tiene un dispositivo que refrigera el corte del
concreto, limpia la broca y no permite que los materiales tomen temperatura por la
abrasión. Los testigos extraídos deben estar libres de defectos. La extracción de los
testigos de concreto endurecido debe realizarse, como mínimo, concreto, si el
mismo está elaborado con cemento Pórtland Normal. Los testigos con defectos u
otras imperfecciones deben ser descartados y no contemplados en el análisis de la
resistencia efectiva de la estructura. Los testigos cilíndricos que se emplean para
determinar los espesores deben tener como mínimo un diámetro superior a 100 mm.
56
FIGURA N° 20: Extracción de núcleo
(Fuente: http://slgarro.blog.com/)
Cuando se selecciona el diámetro de la broca para la extracción de los
testigos para determinar resistencias a la compresión, el mismo deberá tener una
dimensión tres veces superior al tamaño máximo del agregado grueso utilizado. La
altura mínima de los testigos para su ensayo deberá ser superior al 95% de su
diámetro.
Una operación de acondicionamiento imprescindible es la preparación de las
bases de los testigos, ya que las mismas serán lisas, planas y perpendiculares al eje
longitudinal
Se extrajeron doce (12) núcleos de concreto de 3”, los cuales fueron
ensayados en el laboratorio LATEICA. Todos los núcleos fueron tomados en
columnas, de los cuales ocho (8) corresponden a los pisos planta baja hasta el pent-
house y cuatro (4) a los sótanos 2 y 1. Los sitios de extracción fueron
seleccionados, tomando en consideración las lecturas esclerométricas y la
importancia del elemento. En las vigas no se extrajeron núcleos debido a los altos
valores de rebote obtenidos con el esclerómetro.
En la siguiente figura se puede apreciar una muestra tipo tomada con una
maquina con una broca de 3”.
57
FIGURA N° 21: Muestra de núcleo
(Fuente: propia)
De acuerdo a lo anterior, se consideraron dos muestras diferentes de
concreto, la correspondiente a los pisos superiores (muestra 1) y la
correspondientes a los sótanos (muestra 2).
En la tabla resistencia a compresión, se evalúan los resultados de los
ensayos y se establecen los valores de resistencia media y mínima, en
correspondencia con los lineamientos del artículo 4.7.4.4 de la Norma COVENIN
1753, el cual establece que el promedio de la resistencia de los núcleos no debe ser
inferior al 85% de la resistencia especificada y que ningún núcleo debe tener una
resistencia inferior al 75%. Aplicando la anterior prescripción se obtienen los valores
definidos en la tabla como resistencia promedio f´c y resistencia mínima f´cmin.
De la tabla de resistencia, se obtiene que para la muestra 1, el valor
promedio de resistencia es de 112 kg/cm2, mientras que la resistencia mínima es de
97 kg/cm2. Para los muestra 2, se obtiene como valor promedio de resistencia 257
kg/cm2 y 211 kg/cm2como valor mínimo. Los resultados de resistencia
extrapolados para todas las columnas no difieren sensiblemente de los valores
obtenidos de los núcleos, por lo que la correlación se considera aceptable, 115 y
228 kg/cm2 con valores mínimos de 101 kg/cm2 y 216 kg/cm2 para las muestras 1 y
2 respectivamente.
58
El valor de la resistencia del concreto obtenido para la muestra 1 (penthouse
– planta baja) es considerablemente inferior al valor de resistencia mínimo de un
concreto estructural (210 kg/cm2).
El valor de resistencia del concreto obtenido para la muestra 2 (sótano 2 –
sótano 1) es superior al valor de resistencia mínimo de un concreto estructural (210
kg/cm2)
4.4 Efecto del confinamiento en la resistencia y deformación del
concreto.
El incremento de resistencia se puede expresar según Richart et al. (1928)
mediante la siguiente ecuación:
zcff 1.4 (1)
De la anterior ecuación se puede apreciar que con un esfuerzo de
confinamiento relativamente bajo se puede incrementar considerablemente la
resistencia final del concreto.
Para columnas circulares, la anterior expresión se transforma en lo siguiente:
Ac
Aspff yzc 05.2 (2)
Dónde:
cf = Incremento de resistencia del concreto confinado.
yzf = Esfuerzo cedente del acero de confinamiento.
Asp = Área de la camisa de confinamiento
Ac = Área del concreto confinado.
59
Aplicando la anterior expresión a las columnas de diámetros 30, 40 y 50 cm
se obtienen incrementos de resistencia iguales a 333, 250 y 200 kg/cm2
respectivamente, por lo que tomando en consideración una resistencia no confinada
de 110 kg/cm2, la resistencia del concreto confinado en el agotamiento resistente
sería de 433, 350 y 300 kg/cm2.
Las relaciones constitutivas tensión – deformación para el concreto
confinado de las secciones circulares y rectangulares se obtuvieron del modelo
propuesto por Mander.
Grafica N° 2 Modelo de Mander para Concreto Confinado y No Confinado aplicado para cualquier
forma de sección y nivel de confinamiento
(Fuente: Priestley, Seible y Calvi, 1996)
Mander (1996) y algunos investigadores más desarrollaron un modelo
tensión-deformación para concreto sujeto a compresión uniaxial y confinado con
refuerzo transversal. La sección de concreto debía contener cualquier tipo de acero
que la confinase. Los ensayos mostraron que el confinamiento del concreto con
refuerzo transversal mediante una disposición adecuada resulta en un aumento
significativo de resistencia y ductilidad del concreto confinado
Se realizaron diferentes curvas de Mander las cuales arrojaban valores
diferentes las cuales se resumen en dos tipos de graficas rectangulares y circulares:
60
Grafica N° 3: Curva columna circular (Fuente: propia)
Grafica N° 4: Curva columna rectangular (Fuente: propia)
Como se aprecia en las curvas, el confinamiento incrementa
considerablemente la deformación última del concreto. Para deformaciones unitarias
en el orden del 0,003 la resistencia del concreto es aproximadamente 300 kg/cm2.
En el análisis y revisión de la estructura, se consideró un valor de 280
kg/cm2, lo cual no demanda mayores deformaciones totales en las columnas, y por
lo tanto limitaría los daños en la edificación, en caso de sismos severos como el
contemplado en la Norma.
61
4.5. Refuerzos en columnas existentes
Luego de realizar el diagnóstico de la estructura, La alternativa de confinar
las columnas interiores, permite mejorar el comportamiento sismorresistente de la
edificación puesto que incrementa la ductilidad de las columnas de concreto que se
ha visto reducida por la deficiencia en la resistencia del concreto. El confinamiento
en las columnas, además, incrementa considerablemente la resistencia del concreto
en el agotamiento resistente.
4.5.1 Refuerzo metálico
La construcción de una “camisa metálica” confina perfectamente las
columnas existentes, un aspecto importante en la selección de esta estrategia, se
encuentra en el hecho de que las columnas de los niveles inferiores (plantas libres)
y algunas de los pisos superiores (apartamentos) tienen sección circular, porque la
presión de confinamiento ejercida por la camisa se distribuye en forma radial y el
confinamiento se considera totalmente efectivo.
Figura N° 22: columna circular (Fuente: propia)
62
En la figura N° 22 se puede apreciar la columna existente con el
confinamiento de la camisa metálica, se utiliza mortero grout, especializado para el
relleno de espacio.
Figura N° 23: columna circular (Fuente: propia)
En el caso de las columnas cuadradas y rectangulares, se deberá colocar
soportes transversales suplementarios para evitar el efecto de “abombamiento” de
las paredes de las camisas, dado que esta forma geométrica es menos rígida y por
lo tanto menos efectiva para confinar el concreto en su interior.
El reforzamiento con camisas metálicas aporta una mayor resistencia y
ductilidad al ser confinadas, sin embargo aumenta la rigidez del elemento a reforzar
lo que puede ser favorable o desfavorable de acuerdo a los requerimientos y al tipo
de estructura. Es importante destacar que el concreto reforzado no es elástico yla
resistencia a tracción es menor que a compresión.
63
Figura N° 24: columna rectangular (Fuente: propia)
Los soportes laterales estarán constituidos por barras de 1/2” de diámetro
ancladas en el núcleo de la columna, deberán separarse 20 cm y se dispondrán en
toda la altura de la columna
Figura N° 25: Distribución de los soportes transversales (Fuente: propia)
64
Dado que las plantas inferiores (Planta baja y sótanos), se encuentra
desprovista de tabiquería (Plantas libres), todas las camisas deberán ser de forma
circular, incluyendo las columnas rectangulares y cuadradas, con un diámetro igual
a 50 cm. En los pisos superior las camisas serán de la misma sección que las
columnas rehabilitadas.
Figura N° 26: Sección transversal columnas con camisa
(Fuente: propia)
Para lograr el contacto estrecho entre el concreto colocado y la camisa de
confinamiento se debe dejar una separación libre de al menos 1,00 cm que
posteriormente será rellenada con un mortero tipo grout de retracción controlada.
4.5.2 Refuerzo con FRP
El refuerzo con FRP adherido a la cara de un elemento de hormigón armado,
sometido a flexión, proporciona un incremento en su capacidad resistente, de
acuerdo con los estudios y ensayos realizados por diversos autores, se consigue
incrementos en la capacidad a flexión entre el 10% y el 160 %, tomando en cuenta
factores como la ductilidad se registran incrementos entre el 5% y el 40%.
El FRP en un refuerzo a flexión se coloca bajo los mismos principios del
acero de refuerzo, en las zonas donde existe tracción.
65
La expresión para calcular la resistencia ultima corte de un elemento de
concreto armado reforzado con fibra de carbono es:
Vu= ϕ (Vc + Vs + ψ Vf)
Siendo Vc, Vs, Vf las resistencias a cortante del concreto, acero y FRP
respectivamente, y ψ un coeficiente de reducción de tensiones que depende de
esquema de refuerzo adoptado. Esta coeficiente es 0.9 cuando se encamisa
totalmente al elemento y 0.85 para refuerzo en U y aplicaciones en dos caras del
elemento.
Según los estudios y pruebas realizados se recomienda para columnas una
deformación máxima de 0.004 para el FRP en el cálculo a cortante en elementos
completamente envueltos, ya que el hecho de estar confinados les permite alcanzar
una deformación y esfuerzos mayores que los otros esquemas de refuerzo
convencionales con placas de acero y recrecidos de concreto.
Para el encamisado de las columnas existente con FRP la columna será
envuelta por dos capas en forma de espiral o anillo, de esta manera las juntas de
traslape se disponen de tal forma que se localicen en las caras opuestas, el traslape
mínimo para tejidos FRP no debe ser menor de 20 CM
Figura N° 27: Traslape mínimo para tejidos FRP (Fuente: propia)
66
4.5.2.1 Confinamiento
La respuesta del concreto confinado con FRP es completamente diferente a
la del confinado con acero, la resistencia a la compresión y las deformaciones del
concreto confinado con acero o materiales compuestos, son mayores que las del
concreto sin confinar, además de incrementar la capacidad al corte y la ductilidad.
4.5.2.2 Geometría de la columna
La geometría de la columna tiene el efecto más significativo en la magnitud
del esfuerzo de confinamiento. Las pruebas a escala completa y los cálculos
sugieren que la eficiencia del confinamiento en columnas cuadradas es solo entre
30% y 70% en circulares y respectivamente decrece mas en columnas
rectangulares. En este caso el encamisado de las columnas circulares de la
edificación será más efectivo, ya que proporciona circunferencialmente resistencia
uniforme a la expansión radial de la columna
Figura N° 28: Refuerzo completo con FRP (Fuente: propia)
Por lo tanto los encamisados no circulares, no serán tan eficientes para
desarrollar la resistencia radial porque el confinamiento esta mas concentrado en las
esquinas que sobre el perímetro completo. Es por esta razón que para columnas
rectangulares con b/h > 2 y h y/o b mayos a 900 MM, no se deben utilizar los
encamisados FRP hasta no disponer de mas datos experimentales
67
Figura N° 29: Vista de columnas rectangulares a encamisar (Fuente: propia)
4.5.3 Intervención de columnas
Dado que la intervención se realizará en unas pocas columnas, ocho por
nivel, el grado de afectación a los copropietarios se minimiza, al igual que el costo
de la rehabilitación. Para ello es necesario tener las dimensiones completas de la
edificación, las cuales fueron obtenidas mediante el Software de análisis estructutal.
ETABS.
Para este caso en particular se debe realizar un reforzamiento que va en
columnas desde la losa de piso hasta la losa de entrepiso o techo, en cuanto a los
nodos de la estructura están confinados con cuatro vigas, lo que indica que no fallan
y que su eficiencia es favorable, adicionalmente los nodos fueron vaciados con el
concreto de las vigas, las cuales indican una resistencia acorde según las normas,
ratificando que los nodos no necesitan reforzamiento.
68
Figura N° 30: Vista completa de la edificación (Fuente: Propia)
La edificación está constituida por 7 niveles los cuales son: base, sótano 1,
PB, piso 1, piso 2, piso 3 y techo, dispuesta con columnas de concreto armado de
forma circular y rectangular.
La estructura se analizó con las cargas reales, incluyendo el incremento en
el último nivel. El análisis en el módulo Este, sin embargo los procedimientos
deberán aplicarse al módulo Oeste. El análisis sísmico, se realizó considerando una
forma espectral tipo S1 establecida en el estudio de suelos original.
Dada la presencia de las camisas de confinamiento, el factor de reducción de
respuesta se tomó igual a 6, que corresponde a una estructura Tipo I.
69
Figura N° 31: Distribución del edificio (Fuente: Propia)
4.5.3.1 Propuesta caso 1
Se realizará un refuerzo metálico en ocho columnas por nivel, en las que se
determinó que su resistencia de acuerdo a los estudios realizados no cumple con
los requerimientos del concreto estructural, en este caso se tomó una vista de planta
para poder apreciar todas las columnas e identificarlas una por una, observando los
distintos tipos de columnas que posee esta edificación.
70
Figura N° 32: Vista panorámica (Fuente: Propia)
La altura de los entrepiso es de 3 m, por ello se puede decir que todas las
columnas poseen la misma altura, ahora bien se propone realizar un confinamiento
con camisas metálicas de e= 5 MM tomando en cuenta que las columnas tienen
secciones diferentes.
Figura N° 33: Columnas de sección rectangular
(Fuente: Propia)
C2 C7 C19
71
La figura N° 33 muestra las secciones rectangulares a reforzar, dichas
secciones poseen distribuciones de acero distintas, sin embargo el confinamiento
será el mismo con la intención de aumentar la resistencia y ductilidad, empleando
las camisas de forma circular en todas las columnas de planta baja y sotano y de la
forma original de cada columna en los pisos 1,2,3 , como se explicó anteriormente
con un mortero tipo Grout .
DIMENSIONES
COLUMNA BASE ANCHO ALTURA
C2 0,3 m 0,4 m 3 m
C7 0,3 m 0,5 m 3 m
C19 0,6 m 0,3 m 3 m
Cuadro N° 6: Dimensiones de columnas rectangulares
(Fuente: Propia)
A continuacion se muestran las secciones circulares a confinar, siendo ya
columnas circulares por naturalez el confinamiento será de la misma forma de las
columnas, recubriendo toda el area en su totalidad
Figura N° 34: Columnas de sección circular (Fuente: Propia)
C3 C12 C4-1
C14 C22-2
72
El siguiente cuadro muestra las dimensiones de las columnas circulares
DIMENSIONES
COLUMNA DIAMETRO ALTURA
C3 0,5 m 3 m
C12 0,4 m 4 m
C4-1 0,4 m 5 m
C14 0,3 m 6 m
C22-2 0,5 m 7 m
Cuadro N° 7 Dimensiones de columnas circulares (Fuente: Propia)
4.5.3.1.1 Propuesta económica del caso 1
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO APLICANDO UN REFUERZO ESTRUCTURAL CON CAMISAS METALICAS. INCLUYE ACABADO FINAL
Ubicación: EDIFICIO SOLARIUM, COLINAS DE BELLO MONTE, MUNICIPIO BARUTA
PRESUPUESTO
Part No.
Descripción Unidad Cantidad Precio
Unitario Total Bs.F.
1 S/C REPICADO EN COLUMNAS DE CONCRETO
m2 103,50 346,25 35.836,88
2 S/C RECUBRIMIENTO DE COLUMNAS CON LAMINAS METALICAS DE ESPESOR 5 mm
m2 103,50 6.412,19 663.661,67
3
E323 S/C S/T/C DE MORTERO EPOXICO TIPO SIKA GROUT PARA NIVELACION DE PLANCHAS METALICAS EN BASES DE COLUMNAS O SOPORTES DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
m3 1,24 128.219,74 158.992,48
73
4
C.220 S/C PINTURA DE FONDO ANTICORROSIVO PARA ELEMENTOS Y ESTRUCTURAS METALICAS, INCLUYE PREPARACION DE LA SUPERFICIE MEDIANTE LIJADO Y LIMPIEZA.
m2 103,50 176,85 18.303,98
5
E412 S/C CONSTRUCCION DE REVESTIMIENTO EN COLUMNAS CON MORTERO DE CEMENTO, ACABADO LISO
m2 103,50 734,60 76.031,10
6
E463100103 PINTURA DE CAUCHO INTERIOR EN COLUMNAS. INCLUYENDO FONDO ANTIALCALINO
m2 103,50 181,03 18.736,61
SUB-TOTAL 971.562,72
IVA 12% 116.587,53
TOTAL PRESUPUESTO 1.088.150,25
Las cantidades fueron colocadas de acuerdo a las necesidades de lo
propuesto, sumando los totales de m2 de columnas por cada piso dando un total de
103.50 m2, mortero grout con un espesor de 10 cm por columna.
A continuación los análisis de precio unitario de cada partida.
74
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO APLICANDO UN REFUERZO ESTRUCTURAL CON CAMISAS METALICAS. INCLUYE ACABADO FINAL
Part. No.: 1 Fecha: 14/04/2015
Descripción: REPICADO EN COLUMNAS DE CONCRETO
Rendimiento: 20,000000
Código: S/C
Unidad: m2 Cantidad: 103,50
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
Total Materiales:
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 PIQUETA 2,000000 0,030000 220,00 13,20
2 CARRETILLA CAP= 55 LT CAUCHOS DE GOMA 1,000000 0,038000 4.095,00 155,61
3 CEPILLO CARRETERO PARA BARRER MEDIANO 1,000000 0,030000 250,00 7,50
4 MANDARRIA MANGO CORTO 3 KG BELLOTA O SIM. 1,000000 0,010000 900,00 9,00
5 CINCEL PLANO 1" 1,000000 0,050000 165,00 8,25
6 ANDAMIO TUBULAR DE UN CUERPO H= 2 MT 2,000000 0,010000 3.080,00 61,60
7 PALA NACIONAL CON CABO DE MADERA 1,000000 0,034000 420,00 14,28
Total Equipos: 269,44
Costo Unitarios Equipos: 13,47
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO DE OBRA DE 2DA 0,50 243,47 63,50 121,74 31,75
2 OBRERO DE 1RA 5,00 163,85 63,50 819,25 317,50
SubTotal Mano de Obra: 940,99 349,25
416,00 Prestaciones Sociales: 3.914,52 0,00
Total General Mano de Obra: 5.204,76
Costo Unitario de Mano de Obra: 260,24
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 273,71
15,00 Administración y Gastos Generales: 41,06
SUBTOTAL B: 314,77
SON: ( TRESCIENTOS CUARENTA Y SEIS Bs. con 25/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 31,48
SUBTOTAL C: 346,25
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 346,25
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 346,25
75
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO APLICANDO UN REFUERZO ESTRUCTURAL CON CAMISAS METALICAS. INCLUYE ACABADO FINAL Contratante: .
Part. No.: 2 Fecha: 14/04/2015
Descripción: RECUBRIMIENTO DE COLUMNAS CON LAMINAS METALICAS DE ESPESOR 5 mm
Rendimiento: 5,000000
Código: S/C
Unidad: m2 Cantidad: 103,50
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
1 ENERGIA Y VARIOS % TALLER MONTAJE E.M. sg 0,001000 0,00 231,00 0,23
2 ELECTRODO R10 E6013 3.25 MM. 1/8" X 350 MM kgf 0,006000 5,00 196,00 1,23
3 BOMBONA DE ACETILENO (CONTENIDO) cil 0,002000 2,00 1.965,00 4,01
4 BOMBONA DE OXIGENO INDUSTRIAL (CONTENIDO) cil 0,020000 2,00 293,00 5,98
5 LAMINA ACERO E=5 MM kgf 48,000000 3,00 50,00 2.472,00
Total Materiales: 2.483,45
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 SOLDADORA, MORROCOY, TRONZADORA 2,000000 0,011000 195.000,00 4.290,00
2 TALADRO, SOLDADORA Y ESMERIL 2,000000 0,031000 28.900,00 1.791,80
3 EQUIPO MENOR P/MONTAJE MEDIANO 2,000000 1,000000 88,00 176,00
4 COMPRESOR, OXYCORTE Y ESMERIL DE BANCO 2,000000 0,009000 14.000,00 252,00
5 ANDAMIO TUBULAR, ALTURA= 2 MT (CUERPO) 1,000000 0,006000 3.300,00 19,80
Total Equipos: 6.529,60
Costo Unitarios Equipos: 1.305,92
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO DE OBRA DE 1RA 0,25 280,63 63,50 70,16 15,88
2 SOLDADOR DE 1RA 1,00 220,00 63,50 220,00 63,50
3 SOLDADOR DE 3RA 1,00 194,22 63,50 194,22 63,50
4 AYUDANTE 2,00 175,44 63,50 350,88 127,00
5 OBRERO DE 1RA 2,00 163,85 63,50 327,70 127,00
SubTotal Mano de Obra: 1.162,96 396,88
416,00 Prestaciones Sociales: 4.837,91 0,00
Total General Mano de Obra: 6.397,75
Costo Unitario de Mano de Obra: 1.279,55
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 5.068,92
15,00 Administración y Gastos Generales: 760,34
SUBTOTAL B: 5.829,26
SON: ( SEIS MIL CUATROCIENTOS DOCE Bs. con 19/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 582,93
SUBTOTAL C: 6.412,19
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 6.412,19
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 6.412,19
76
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO APLICANDO UN REFUERZO ESTRUCTURAL CON CAMISAS METALICAS. INCLUYE ACABADO FINAL Contratante: .
Part. No.: 3 Fecha: 14/04/2015
Descripción: S/T/C DE MORTERO EPOXICO TIPO SIKA GROUT PARA NIVELACION DE PLANCHAS METALICAS EN BASES DE COLUMNAS O SOPORTES DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Rendimiento: 3,000000
Código: E323 S/C
Unidad: m3 Cantidad: 1,24
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
1 GROUT SIKA (SIKAGROUT) 101 FINO SCOX10KG sco 72,000000 3,00 788,00 58.438,08
2 AGUA TARIFA INDUSTRIAL m3 1,480000 5,00 10,50 16,32
3 ADITIVO EPOCRET III (ADHERENTE EPOXICO) jgo 4,000000 3,00 9.484,00 39.074,08
Total Materiales: 97.528,48
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 EQUIPO DE ALBAÑILERIA 1,000000 1,000000 100,00 100,00
2 MEZCLADORA P/CONCRETO CAP=0,40 M3 12,2 HP (DIESEL) 1,000000 0,007000 189.000,00 1.323,00
3 ENCOFRADO METALICO REUTILIZABLE 1,000000 1,000000 88,00 88,00
Total Equipos: 1.511,00
Costo Unitarios Equipos: 503,67
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO DE OBRA DE 1RA 1,00 280,63 63,50 280,63 63,50
2 ALBAÑIL DE 1RA 1,00 220,00 63,50 220,00 63,50
3 OBRERO DE 1RA 8,00 163,85 63,50 1.310,80 508,00
SubTotal Mano de Obra: 1.811,43 635,00
416,00 Prestaciones Sociales: 7.535,55 0,00
Total General Mano de Obra: 9.981,98
Costo Unitario de Mano de Obra: 3.327,33
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 101.359,48
15,00 Administración y Gastos Generales: 15.203,92
SUBTOTAL B: 116.563,40
SON: ( CIENTO VEINTIOCHO MIL DOSCIENTOS DIECINUEVE Bs. con 74/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 11.656,34
SUBTOTAL C: 128.219,74
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 128.219,74
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 128.219,74
77
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO APLICANDO UN REFUERZO ESTRUCTURAL CON CAMISAS METALICAS.
INCLUYE ACABADO FINAL Contratante: .
Part. No.: 4 Fecha: 14/04/2015
Descripción: PINTURA DE FONDO ANTICORROSIVO PARA ELEMENTOS Y ESTRUCTURAS METALICAS, INCLUYE PREPARACION DE LA SUPERFICIE MEDIANTE LIJADO Y LIMPIEZA.
Rendimiento: 80,000000
Código: C.220 S/C
Unidad: m2 Cantidad: 103,50
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
1 PINTURA FONDO ANTICORROSIVO gln 0,050000 5,00 538,00 28,25
2 SOLVENTE PARA BROCHAS gln 0,010000 5,00 264,60 2,78
3 SOLVENTE MINERAL XILOL gln 0,010000 5,00 418,95 4,40
4 MATERIALES TIPO 1 PARA PINTAR gpo 0,020000 0,00 80,85 1,62
Total Materiales: 37,05
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 EQUIPOS VARIOS DE PINTURA (MANUAL) 1,000000 0,030000 517,00 15,51
2 CEPILLO DE ALAMBRE 3,000000 0,010000 145,00 4,35
3 CAMIONETA FORD F-150 0,250000 0,003306 460.200,00 380,36
4 ANDAMIO TUBULAR DE UN CUERPO 2,000000 1,000000 88,00 176,00
Total Equipos: 576,22
Costo Unitarios Equipos: 7,20
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO PINTOR 0,25 243,47 63,50 60,87 15,88
2 PINTOR DE 1RA 2,00 220,00 63,50 440,00 127,00
3 AYUDANTE 2,00 175,44 63,50 350,88 127,00
4 OBRERO DE 1RA 3,00 163,85 63,50 491,55 190,50
5 CHOFER DE 3RA (HASTA 3 TON) 0,25 183,13 63,50 45,78 15,88
SubTotal Mano de Obra: 1.389,08 476,26
416,00 Prestaciones Sociales: 5.778,57 0,00
Total General Mano de Obra: 7.643,91
Costo Unitario de Mano de Obra: 95,55
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 139,80
15,00 Administración y Gastos Generales: 20,97
SUBTOTAL B: 160,77
SON: ( CIENTO SETENTA Y SEIS Bs. con 85/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 16,08
SUBTOTAL C: 176,85
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 176,85
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 176,85
78
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO APLICANDO UN REFUERZO ESTRUCTURAL CON CAMISAS METALICAS.
INCLUYE ACABADO FINAL
Part. No.: 5 Fecha: 14/04/2015
Descripción: CONSTRUCCION DE REVESTIMIENTO EN COLUMNAS CON MORTERO DE CEMENTO, ACABADO LISO
Rendimiento: 21,000000
Código: E412 S/C
Unidad: m2 Cantidad: 103,50
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
1 MORTERO CEMENTO POLVO DE PIEDRA 1:1 (MATERIALES)
m3 0,004000 5,00 3.739,77 15,71
2 MORTERO CEMENTO ARENA 1:2,5 PRECIO DE MERCADO
m3 0,040000 3,00 5.924,09 244,07
Total Materiales: 259,78
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 EQUIPOS VARIOS DE ALBAÑILERIA 1,000000 1,000000 73,00 73,00
2 ANDAMIO TUBULAR DE UN CUERPO 4,000000 1,000000 88,00 352,00
3 CAMION FORD F- 350 ESTACAS 0,250000 0,002545 684.400,00 435,45
Total Equipos: 860,45
Costo Unitarios Equipos: 40,97
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO DE OBRA DE 1RA 0,25 280,63 63,50 70,16 15,88
2 ALBAÑIL DE 1RA 2,00 220,00 63,50 440,00 127,00
3 AYUDANTE 2,00 175,44 63,50 350,88 127,00
4 OBRERO DE 1RA 1,00 163,85 63,50 163,85 63,50
5 CHOFER DE 2DA (DE 3 A 8 TON) 0,25 187,15 63,50 46,79 15,88
SubTotal Mano de Obra: 1.071,68 349,26
416,00 Prestaciones Sociales: 4.458,19 0,00
Total General Mano de Obra: 5.879,13
Costo Unitario de Mano de Obra: 279,96
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 580,71
15,00 Administración y Gastos Generales: 87,11
SUBTOTAL B: 667,82
SON: ( SETECIENTOS TREINTA Y CUATRO Bs. con 60/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 66,78
SUBTOTAL C: 734,60
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 734,60
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 734,60
79
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO APLICANDO UN REFUERZO ESTRUCTURAL CON CAMISAS METALICAS. INCLUYE ACABADO FINAL Contratante: .
Part. No.: 6 Fecha: 14/04/2015
Descripción: PINTURA DE CAUCHO INTERIOR EN COLUMNAS. INCLUYENDO FONDO ANTIALCALINO
Rendimiento: 65,000000
Código: E463100103
Unidad: m2 Cantidad: 103,50
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
1 PINTURA DE CAUCHO TIPO "A" gln 0,040000 5,00 800,00 33,60
2 PINTURA FONDO SELLADOR ANTIALCALINO gln 0,040000 5,00 455,00 19,11
3 MATERIALES TIPO 1 PARA PINTAR-EXCLUYE PINTURA gpo 0,010000 3,00 469,04 4,83
Total Materiales: 57,54
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 EQUIPO P/PINTURA: BROCHA RODILLO Y EXTENSION 1,000000 1,000000 88,00 88,00
2 ESCALERA DE ALUMINIO CON 7 TRAMOS 2,000000 1,000000 88,00 176,00
3 CAMIONETA FORD F-150 0,250000 0,003306 460.200,00 380,36
Total Equipos: 644,36
Costo Unitarios Equipos: 9,91
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO PINTOR 0,25 243,47 63,50 60,87 15,88
2 PINTOR DE 1RA 2,00 220,00 63,50 440,00 127,00
3 AYUDANTE 2,00 175,44 63,50 350,88 127,00
4 CHOFER DE 3RA (HASTA 3 TON) 0,25 183,13 63,50 45,78 15,88
SubTotal Mano de Obra: 897,53 285,76
416,00 Prestaciones Sociales: 3.733,72 0,00
Total General Mano de Obra: 4.917,01
Costo Unitario de Mano de Obra: 75,65
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 143,10
15,00 Administración y Gastos Generales: 21,47
SUBTOTAL B: 164,57
SON: ( CIENTO OCHENTA Y UN Bs. con 03/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 16,46
SUBTOTAL C: 181,03
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 181,03
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 181,03
80
4.5.3.2 Propuesta caso 2 Básicamente se propone un refuerzo estructural con FRP, el cual se aplicará
bajo las mismas condiciones del caso anterior, es decir ocho columnas por nivel,
con la diferencia de que este material se dispondrá siguiendo la forma de las
columnas existentes.
En este caso el procedimiento será aplicando un aditivo adherente en todas
las columnas pala colocar la primera capa del FRP, luego se le coloca un aditivo
fluido seguido del segundo recubrimiento con FRP y finalmente la última aplicación
del aditivo
Figura N° 35: columnas con recubrimiento FRP Fuente: Propia
El fallo más común del concreto confinado con FRP es la rotura de la camisa
debido a la tensión circunferencial.
El efecto de la rigidez de la chaqueta de FRP tiene un efecto importante en la
respuesta tensión-deformación del hormigón confinado con FRP, particularmente la
deformación axial última.
Cabe destacar que el refuerzo con FRP es más efectivo en columnas
circulares, ya que en las rectangulares se concentra el esfuerzo en las esquinas lo
que conlleva a pérdidas de adherencia por delimitación en los extremos libres de
refuerzo.
81
4.5.3.2.1 Propuesta económica del caso 2
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO, APLICANDO MATERIAL POLIMERICO FIBRO REFORZADO (FRP). INCLUYE ACABADO FINAL
Ubicación: EDIFICIO SOLARIUM, COLINAS DE BELLO MONTE, MUNICIPIO BARUTA.
PRESUPUESTO
Part No.
Descripción Unidad Cantidad Precio
Unitario Total Bs.F.
1
ES/C LIMPIEZA DE SUPERFICIES VERTICALES DE CONCRETO HASTA 3 MT DE ALTURA, MEDIANTE LA APLICACION DE HIDROJET. INCLUYE APLICACION DE AGUA A PRESION, MOVILIZACION Y CONEXIONES
m2 103,50 56,31 5.828,09
2 S/C REFORZAMIENTO DE COLUMNAS CON FRP. INCLUYE ADITIVO Y ACABADO FINAL
m2 207,00 33.216,87 6.875.892,09
3 E412 S/C CONSTRUCCION DE REVESTIMIENTO EN COLUMNAS CON MORTERO DE CEMENTO, ACABADO LISO
m2 103,50 734,60 76.031,10
4 E463100103 PINTURA DE CAUCHO INTERIOR EN COLUMNAS. INCLUYENDO FONDO ANTIALCALINO
m2 103,50 181,03 18.736,61
SUB-TOTAL 6.976.487,89
IVA 12% 837.178,54
TOTAL 7.813.666,43
Las cantidades fueron colocadas de acuerdo a las necesidades de lo
propuesto, sumando los totales de m2 de columnas por cada piso dando un total de
103.50 m2, con excepción de la partida n° 2 que se duplica la cantidad, ya que el
recubrimiento llevara dos capaz.
A continuación los análisis de precio unitario de cada partida.
82
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO, APLICANDO MATERIAL POLIMERICO FIBRO REFORZADO (FRP). INCLUYE ACABADO FINAL Contratante: .
Part. No.: 1 Fecha: 14/04/2015
Descripción: LIMPIEZA DE SUPERFICIES VERTICALES DE CONCRETO HASTA 3 MT DE ALTURA, MEDIANTE LA APLICACION DE HIDROJET. INCLUYE APLICACION DE AGUA A PRESION, MOVILIZACION Y CONEXIONES
Rendimiento: 150,000000
Código: ES/C
Unidad: m2 Cantidad: 103,50
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
Total Materiales:
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 EQUIPO DE LIMPIEZA WATERBLAST HIDROJET 1,000000 1,000000 900,00 900,00
2 ANDAMIO TUBULAR DE UN CUERPO H= 2 MT 1,000000 0,010000 3.080,00 30,80
3 ESCALERA DE ALUMINIO T/TIJERA 7 TRAMOS 1,000000 0,040000 2.940,00 117,60
4 MANGUERAS, CONEXIONES Y ACCESORIOS 1,000000 0,004000 3.410,00 13,64
Total Equipos: 1.062,04
Costo Unitarios Equipos: 7,08
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO DE OBRA DE 2DA 0,50 243,47 63,50 121,74 31,75
2 OPERADOR DE MAQUINAS-HERRAMIENTAS DE 2DA 1,00 220,00 63,50 220,00
63,50
3 AYUDANTE 2,00 175,44 63,50 350,88 127,00
4 OBRERO DE 1RA 2,00 163,85 63,50 327,70 127,00
SubTotal Mano de Obra: 1.020,32 349,25
416,00 Prestaciones Sociales: 4.244,53 0,00
Total General Mano de Obra: 5.614,10
Costo Unitario de Mano de Obra: 37,43
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 44,51
15,00 Administración y Gastos Generales: 6,68
SUBTOTAL B: 51,19
SON: ( CINCUENTA Y SEIS Bs. con 31/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 5,12
SUBTOTAL C: 56,31
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 56,31
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 56,31
83
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO, APLICANDO MATERIAL POLIMERICO FIBRO REFORZADO (FRP).
INCLUYE ACABADO FINAL
Part. No.: 2 Fecha: 14/04/2015
Descripción: REFORZAMIENTO DE COLUMNAS CON FRP. INCLUYE ADITIVO Y ACABADO FINAL
Rendimiento: 25,000000
Código: S/C
Unidad: m2 Cantidad: 207,00
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
1 ADITIVO SIKA-2 ACELERADOR S/CLORUROS pla 0,010000 2,00 1.920,00 19,58
2 FLETE / TRANSPORTE DE AGREGADOS HASTA 50 KMS
m3 0,070000 0,00 187,95 13,16
3 COSTO AGREG. TRANSP. URBANO CEMENTO HASTA 50 KM
sco 0,000000 0,00 28,35 0,00
4 FIBRA DE CARBONO m2 1,000000 3,00 20.000,00 20.600,00
5 SIKADUR-32 PRIMER ADHESIVO EPOXICO (1 KG) jgo 1,000000 5,00 1.030,00 1.081,50
6 ADHESIVO FLUIDO und 1,000000 2,00 4.200,00 4.284,00
Total Materiales: 25.998,24
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 EQUIPOS VARIOS DE ALBAÑILERIA 1,000000 1,000000 73,00 73,00
2 ANDAMIO TUBULAR DE UN CUERPO 2,000000 1,000000 88,00 176,00
3 CAMION FORD F- 350 ESTACAS 0,250000 0,002545 684.400,00 435,45
Total Equipos: 684,45
Costo Unitarios Equipos: 27,38
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO DE OBRA DE 1RA 0,25 280,63 63,50 70,16 15,88
2 ALBAÑIL DE 1RA 2,00 220,00 63,50 440,00 127,00
3 AYUDANTE 1,00 175,44 63,50 175,44 63,50
4 OBRERO DE 1RA 2,00 163,85 63,50 327,70 127,00
5 CHOFER DE 2DA (DE 3 A 8 TON) 0,25 187,15 63,50 46,79 15,88
SubTotal Mano de Obra: 1.060,09 349,26
416,00 Prestaciones Sociales: 4.409,97 0,00
Total General Mano de Obra: 5.819,32
Costo Unitario de Mano de Obra: 232,77
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 26.258,39
15,00 Administración y Gastos Generales: 3.938,76
SUBTOTAL B: 30.197,15
SON: ( TREINTA Y TRES MIL DOSCIENTOS DIECISEI Bs. con 87/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 3.019,72
SUBTOTAL C: 33.216,87
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 33.216,87
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 33.216,87
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
84
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO, APLICANDO MATERIAL POLIMERICO FIBRO REFORZADO (FRP).
INCLUYE ACABADO FINAL Contratante: .
Part. No.: 3 Fecha: 14/04/2015
Descripción: CONSTRUCCION DE REVESTIMIENTO EN COLUMNAS CON MORTERO DE CEMENTO, ACABADO LISO
Rendimiento: 21,000000
Código: E412 S/C
Unidad: m2 Cantidad: 103,50
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
1 MORTERO CEMENTO POLVO DE PIEDRA 1:1 (MATERIALES)
m3 0,004000 5,00 3.739,77 15,71
2 MORTERO CEMENTO ARENA 1:2,5 PRECIO DE MERCADO
m3 0,040000 3,00 5.924,09 244,07
Total Materiales: 259,78
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 EQUIPOS VARIOS DE ALBAÑILERIA 1,000000 1,000000 73,00 73,00
2 ANDAMIO TUBULAR DE UN CUERPO 4,000000 1,000000 88,00 352,00
3 CAMION FORD F- 350 ESTACAS 0,250000 0,002545 684.400,00 435,45
Total Equipos: 860,45
Costo Unitarios Equipos: 40,97
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO DE OBRA DE 1RA 0,25 280,63 63,50 70,16 15,88
2 ALBAÑIL DE 1RA 2,00 220,00 63,50 440,00 127,00
3 AYUDANTE 2,00 175,44 63,50 350,88 127,00
4 OBRERO DE 1RA 1,00 163,85 63,50 163,85 63,50
5 CHOFER DE 2DA (DE 3 A 8 TON) 0,25 187,15 63,50 46,79 15,88
SubTotal Mano de Obra: 1.071,68 349,26
416,00 Prestaciones Sociales: 4.458,19 0,00
Total General Mano de Obra: 5.879,13
Costo Unitario de Mano de Obra: 279,96
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 580,71
15,00 Administración y Gastos Generales: 87,11
SUBTOTAL B: 667,82
SON: ( SETECIENTOS TREINTA Y CUATRO Bs. con 60/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 66,78
SUBTOTAL C: 734,60
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 734,60
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 734,60
85
ANALISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra: REHABILITACION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO, APLICANDO MATERIAL POLIMERICO FIBRO REFORZADO (FRP).
INCLUYE ACABADO FINAL Contratante: .
Part. No.: 4 Fecha: 14/04/2015
Descripción: PINTURA DE CAUCHO INTERIOR EN COLUMNAS. INCLUYENDO FONDO ANTIALCALINO
Rendimiento: 65,000000
Código: E463100103
Unidad: m2 Cantidad: 103,50
MATERIALES No. Descripción Und. Cant. Desp. Precio Total
1 PINTURA DE CAUCHO TIPO "A" gln 0,040000 5,00 800,00 33,60
2 PINTURA FONDO SELLADOR ANTIALCALINO gln 0,040000 5,00 455,00 19,11
3 MATERIALES TIPO 1 PARA PINTAR-EXCLUYE PINTURA gpo 0,010000 3,00 469,04 4,83
Total Materiales: 57,54
EQUIPOS No. Descripción Cant. Cop/Dep Precio Total
1 EQUIPO P/PINTURA: BROCHA RODILLO Y EXTENSION 1,000000 1,000000 88,00 88,00
2 ESCALERA DE ALUMINIO CON 7 TRAMOS 2,000000 1,000000 88,00 176,00
3 CAMIONETA FORD F-150 0,250000 0,003306 460.200,00 380,36
Total Equipos: 644,36
Costo Unitarios Equipos: 9,91
MANO DE OBRA No. Descripción Cant. Jornal Bono Total Jornal Total Bono
1 MAESTRO PINTOR 0,25 243,47 63,50 60,87 15,88
2 PINTOR DE 1RA 2,00 220,00 63,50 440,00 127,00
3 AYUDANTE 2,00 175,44 63,50 350,88 127,00
4 CHOFER DE 3RA (HASTA 3 TON) 0,25 183,13 63,50 45,78 15,88
SubTotal Mano de Obra: 897,53 285,76
416,00 Prestaciones Sociales: 3.733,72 0,00
Total General Mano de Obra: 4.917,01
Costo Unitario de Mano de Obra: 75,65
COSTO DIRECTO SUBTOTAL A: 143,10
15,00 Administración y Gastos Generales: 21,47
SUBTOTAL B: 164,57
SON: ( CIENTO OCHENTA Y UN Bs. con 03/100 ctms)
10,00 Imprevisto Utilidad: 16,46
SUBTOTAL C: 181,03
0,00 Financiamiento: 0,00
PRECIO UNITARIO SIN IMPUESTO: 181,03
0,00 Impuesto (I.V.A.): 0,00
0,00 Otros Impuestos: 0,00
PRECIO UNITARIO (Bs.F.): 181,03
86
4.5.4 Solución
Como se concibe la camisa de confinamiento, ella no genera una sección
transformada, sin embargo su presencia como elemento adicional incrementa la
rigidez lateral de las columnas. Este efecto se incluyó modificando el módulo de
elasticidad del concreto de las columnas, como resultado se duplicó el valor.
El incremento en la rigidez lateral, reduce el período fundamental e
incrementa los valores de las aceleraciones de diseño y por ende las solicitaciones
sísmicas con respecto a la estructura original.
El comportamiento esperado de la edificación con los cambios introducidos,
se considera satisfactorio para ambos caso, ahora bien si ambas propuestas son
factibles, el reforzamiento con camisas metálicas representa una mejor opción
constructiva en cuanto a costo y tiempo, las camisas metálicas generan en este
caso un mejor confinamiento y mejor ductilidad que el FRP, debido a las
propiedades del mismo material para este caso en especial.
El uso del FRP para el reforzamiento estructural tiene una corta historia, por
lo que son necesarias pruebas de laboratorio adicionales asi como soporte científico
con datos analíticos para ampliar su uso
CAPITULO V
CONCLUSIONES
88
5.1 Conclusiones
Los resultados muestran una dispersión considerable, debido al bajo control
de calidad del material durante la ejecución de la obra, ya que al comenzar la obra
utilizaron concreto premezclado de alta resistencia y a medida que fue avanzando la
construcción terminaron preparando el concreto en sitio lo que causó una baja
resistencia y por ende un mal diseño de mezcla
Los resultados indican la ausencia de control de calidad durante la
fabricación del concreto colocado en las columnas, que de acuerdo a los testimonios
recogidos fue elaborado a pié de obra, mientras que las losas y vigas fueron
vaciadas con concreto premezclado, por ello la necesidad de realizar la adecuación
del edificio Solárium, ubicado en Colinas de Bello Monte, en donde se concluyó
luego de realizar pruebas de Replanteo del acero en los elementos estructurales en
vigas y columnas, Lecturas esclerométricas en vigas y columnas, Extracción y
ensayo de núcleos de 3” que el concreto en columnas posee una baja resistencia,
de allí la necesidad de realizar un refuerzo estructural en columnas que aportará
una mayor resistencia y ductilidad.
Para la elaboración de esta tesis de grado se estudiaron dos tipos de
materiales:
Metal
FRP
Estos dos tipos de materiales son empleados para propuestas de
reforzamiento estructural con la idea de lograr el confinamiento de las columnas
aumentando su resistencia y ductilidad, se logró determinar que:
El reforzamiento con camisas metálicas aporta más rigidez a la
estructura en comparación con el FRP.
El tipo de reforzamiento depende de las condiciones ambientales, ya
que la edificación a reforzar puede estar expuesta a oxido corrosión,
89
lo que conlleva a un mantenimiento del acero por el comportamiento
de la estructura ante agentes corrosivos.
Con la utilización de fibra de carbono para el reforzamiento de
estructuras de concreto armado se logra dar a la estructura más
resistencia y menos tiempo de ejecución.
Aunque el FRP es un material apto ante agentes atmosféricos,
humedad, ácidos, etc presenta sensibilidad ambientes donde existe
cambios severos de luz solar, ya que la misma es portadora de luz
ultravioleta, las cuales son causantes de que se rompan las cadenas
moleculares de los polímeros y existan daños en su vida útil , además
la presencia de resina epoxica convierte la edificación en un elemento
vulnerable al fuego por ser un material volátil.
Luego de realizar un análisis de costo comprando ambos tipos de
reforzamiento se determinó que las camisas metálicas son más
económicas que el FRP, ya que además de conseguirse fácilmente
en el mercado su precio está muy por debajo que el FRP,
adicionalmente que para el reforzamiento con FRP se necesita un
personal capacitado, lo que genera más gastos.
CAPITULO VI
RECOMENDACIONES
91
6.1 Recomendaciones
Principalmente es recomendable realizar un análisis detallado de todos los
elementos dentro de la investigación para el cumplimiento y ejecución de la misma
en las que se destacan:
Realizar investigaciones similares a la presente, para poder comparar
el grado de afectación entre ellas.
Recopilar toda la información concerniente de la investigación a
estudiar, ya sea mediante encuestas, planos o ensayos existentes.
Estudiar las normas COVENIN tanto como de estructura como las
sismorresistentes, para manejar correctamente y dentro del marco
legal la adecuación a realizar.
Es importante consultar con el ingeniero responsable de la
edificación, antes de realizar cualquier cambio de la estructura.
Se debe realizar un análisis exhaustivo de toda la edificación, ya que
no solamente pueden haber fallas en las columnas sino también en
vigas y losas.
Se deben realizar más investigaciones de este tipo para aumentar
conocimientos y generar mejores resultados.
92
Bibliografía
Referencias bibliográficas.
Baptista, P., Fernández, C. y Hernández Sampieri, R. (2000). Metodología
de lainvestigación. (2 da edición) Caracas: Mc Graw Hill
Porrero, J., Ramos, C. y Grases, J. (2009).Manual de concreto estructural. (
3era edición): Caracas: SIDETUR
Darwrick, D. (1992) Diseño de estructuras Resistentes a sismos ( 2da
edición).México, D.F: Limusa
Ministerio De Desarrollo Urbano. (1988) Norma venezolana de Criterios y
acciones mínimas para el proyecto de edificaciones COVENIN 200-88
Ministerio De Desarrollo Urbano. (2006) Norma venezolana de proyecto y
construcción de obras de concreto estructural COVENIN 1753-2006
Ministerio De Desarrollo Urbano. (1988) Norma venezolana de edificaciones
sismoresistentes COVENIN 1756-1-2001
Rosero (2013), Reforzamiento de estructuras de hormigón armado con FRP
(FiberReinforcedPolymers). Aplicación al caso de refuerzo de una losa y
columnas de un salón de audiovisuales y un auditorio ( 2da edición)
Castillo K. (2010) Refuerzo estructural de columnas de concreto armado
Park y Paulay, (1997) Confinamiento de columnas
Referencias electrónicas:
Extraído el 13 de diciembre del 2014 desde:
http://metodologiamecanica.blogspot.com/2010/06/marco-teorico-el-marco-
teorico-de-la.html.
Arq. Teodoro Escalante Bourne, extraido el 14 de diciembre del 2014
http://www.arqhys.com/construccion/columnasconcreto.html
Extraído el 10 de febrero del 2015 desde: http://blog.pucp.edu.pe
93
Extraído el 14 de abril del 2015 desde:
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4100685/unidad_7/ht
ml/cont_03.html
Extraído el 14 de abril del 2015 desde: http://www.parro.com.ar
Extraído el 14 de abril del 2015 desde:
http://www.construmatica.com/construpedia/Acciones_Permanentes
Extraído el 14 de abril del 2015 desde:http://lexicoon.org/es/fluencia
Extraído el 20 de marzo del 2015 desde: http://www.felix.by
Extraído el 20 de marzo del 2015 desde: http://portales.puj.edu.co/
Extraído el 20 de marzo del 2015 desde: http://publiespe.espe.edu.ec/
Extraído el 20 de marzo del 2015 desde:: http://www.norkan.com
Trabajos de grado:
Di Clemente (2001), Universidad Nueva Esparta. “evaluación patológica de
estructuras en concreto armado y métodos correctivos”.
Duque, y Perdomo, (2003), Universidad Nueva Esparta. “evaluación de los
desplazamientos y fuerzas laterales de una edificación tipo de concreto
armado empleando las normas covenin – mindur 1756 de los años 1987,
1998 y 2001.
Bakhos y Bitonti (2010), Universidad Nueva Esparta. “Comportamiento
sismoresistente de conexiones tipo empalme en viga de acero como variante
de conexión precalificada viga-columna tipo flange plate”,
Alves y Lares (2011), Universidad Nueva Esparta. “análisis dinámico de
estructuras irregulares empleando el programa de cálculo estructural etabs”.
Romero, y Valero (2013), Universidad Nueva Esparta. “evaluación de la
capacidad sismoresistente de una edificación de concreto estructural
empleando la metodología del modal pushover analysis”.
Lacuesta (2013), Universidad Politécnica de Valencia, “Estudio de la
resistencia de pilares tubulares circulares rellenos de hormigón con un
modelo numérico de confinamiento pasivo variable”.
94
Rosero (2013), Escuela Politécnica del Ejercito (Ecuador)“Reforzamiento de
estructuras de hormigón armado con FRP (Fiber Reinforced Polymers).
Aplicación al caso de refuerzo de una losa y columnas de un salón de
audiovisuales y un auditorio
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