Inspección de Concreto Estructural-Capítulo 9, ATC-20.

Autores: Ing. Adalberto Vizconde Campos, MSc (Universidad de Guayaquil)

             Steven Maza, Investigador (Universidad de Guayaquil)

1. Inspección de Concreto Estructural-Capítulo 9, ATC-20.

Una construcción de hormigón puede ser fundido en el lugar, prefabricado, o una combinación de los dos.

Los edificios de hormigón colado en el lugar, en particular las estructuras construidas antes del uso de marcos de concreto dúctil y elementos fronterizos confinados en muros cortantes, han sido frecuentemente dañados en fuertes terremotos.

Las estructuras con un diseño y un detalle deficientes a menudo han sufrido un rápido deterioro de la resistencia y la rigidez, lo que provoca graves daños y, en algunos casos, colapso.

Imagen 1. Terremoto del 16 de abril del 2016, Manta-Manabí-Ecuador (zona cero)

Fotografía: Steeven Maza, 24 de abril del 2016.

 

Las principales preocupaciones sísmicas con estructuras prefabricadas son juntas y conexiones. El fracaso y la angustia se han concentrado o se ha comenzado a menudo en estas áreas. En este capítulo, tanto las estructuras de elementos prefabricados como la construcción de los elevadores son también discutidas.

La configuración de los edificios de hormigón, tanto de fundición como los prefabricados, puede variar considerablemente.

Los siguientes sistemas, basados en el esquema de resistencia a la fuerza lateral, son los tipos comunes:

1. marco resistente al momento

2. pared de corte

3. mampostería de relleno

Muchas estructuras tienen sistemas mixtos, con frecuencia enmarcan y comparten combinaciones de muros.

En lugar de discutir los procedimientos de evaluación de daños para cada sistema por separado, éstos se manejan juntos.

Sin embargo, primero se describen y discuten las principales características estructurales de cada sistema.

 

1.1 descripción de características estructurales

Las estructuras de hormigón normalmente tienen pisos y cubiertas que sirven como diafragmas horizontales, distribuyendo cargas laterales entre los elementos resistentes verticales.

El sistema de entramado de pisos puede ser uno de una variedad de sistemas, incluyendo:

  1. Vigas y placas unidireccionales.
  2. Vigas y placas bidireccionales.
  3. Vigas unidireccionales y losas.
  4. Losas nervadas en 2 direcciones.
  5. Losas planas.

Las losas pueden ser ordinarias, nervadas y pretensadas.

Marcos resistentes a momento

Estructuras de hormigón con los sistemas de pórticos a momento, se pueden clasificar como marcos dúctiles que tienen un gran número de columnas más y estribos de viga para confinar el hormigón y promover el comportamiento dúctil.

Sin embargo, esto en sí mismo no es suficiente para hacer que una estructura de armazón de hormigón sea dúctil, y las proporciones de miembros, las características de resistencia a la elasticidad del acero de refuerzo y el anclaje de refuerzo son también factores importantes.

Las estructuras no dúctiles tienen generalmente menos tirantes y estribos, están pobremente proporcionadas y no pueden soportar sobrecargas en la medida en que un marco dúctil pueda. En cambio, a menudo fallan con bastante rapidez.

Muchos códigos sísmicos cambiaron después del terremoto de san Fernando de 1971, se espera que las estructuras de hormigón construidas actualmente funcionen mucho mejor que las más antiguas, no dúctiles.

Muros de corte

Estos elementos colados en el lugar pueden ser muros portantes o no portantes.

Los edificios de pared de corte pueden tener excelentes características resistentes a las fuerzas sísmicas, incluyendo trazados de pisos mucho más pequeñas que las estructuras de marco de momento.

Normalmente, las paredes son a un nivel debajo del piso, después el piso se vierte, y continua la porción siguiente de la pared.

La calidad de la junta de construcción se convierte en un factor de resistencia sísmica. La colocación y el tamaño de las paredes en el plan pueden afectar la cantidad de respuesta de torsión que sufre una estructura. Las paredes de corte más recientes tienen un refuerzo de límites confinado, que produce una pared más resistente y es resistente a los daños.

Marco con paredes de relleno.

Algunas estructuras de armazón de hormigón tienen paredes de mampostería de relleno. Estos pueden consistir en azulejos de áreas huecas, bloques de hormigón o ladrillos. Las paredes de relleno en edificios antiguos no se refuerzan. Los edificios con muros de relleno pueden ser diseñados como estructuras enmarcadas, con los paneles de relleno usados solamente como muros arquitectónicos, o como estructuras con paredes de corte, con los paneles de relleno esperados para cargas laterales.

 

1.2 Evaluación de edificios de hormigón moldeado en sitio

1.2.1 Lista de inspección de edificios de hormigón en el lugar

Los edificios de concreto a menudo pueden ser más fáciles de inspeccionar que otros tipos de construcción porque las columnas, vigas y paredes a menudo quedan expuestas y no están cubiertas por acabados arquitectónicos. También, cuando las estructuras de hormigón sufren daños estructurales, el agrietamiento, el desprendimiento y otros desastres producidos son usualmente evidentes. Lo que se convierte en crucial para una evaluación exitosa de la seguridad. Primero debemos identificar el sistema estructural y luego inspeccionar aquellos lugares donde se sabe que ocurre con frecuencia.

Imagen 2. Puntos de inspección de los edificios de muro de cizalla y de corte, respectivamente.

FUENTE: ATC-20 (Procedures for postearthquake safety evaluation of buildings. Cap. 9(inspection of concrete structures)).

 

Las directrices de inspección de daños que se indican a continuación requieren el uso del juicio propio. Bajo ciertas circunstancias, las acciones de contabilización recomendadas (Inseguras) pueden no estar justificadas, y el uso de una contabilización menos restrictiva (por ejemplo, entrada limitada, área insegura) u otra acción puede ser apropiada.

Recuerde, puede haber más peligros que los enumerados.

1. Daños generales.

Inspeccionar todo el exterior de la estructura para detectar signos de daños, incluyendo el colapso parcial, la inclinación de todo el edificio o de un piso individual, o el desprendimiento masivo de hormigón en paredes, columnas o vigas.

Colapso o colapso parcial ..................................................................................................inseguro

Construcción o piso individual

Notablemente inclinación……………………………………………………………………………......inseguro

 

2. Losas y Vigas.

Examinar las losas y vigas para la posible pérdida del soporte vertical.

Separación del soporte vertical ........................................................................................ inseguro

Otro fallo o fallo incipiente de carga vertical significativa.

Elemento o conexión ........................................................................................................ inseguro

 

3. Construcción de losas planas.

Las juntas de losas y columnas en edificios con la construcción de losas planas (en menor medida), sin los paneles de caída o las columnas, pueden estar sujetas a fallas de cizalla.

Imagen 3. Terremoto del 16 de abril del 2016, Manta-Manabí-Ecuador (zona cero)

Fotografía: Steeven Maza, 24 de abril del 2016

Desprendimiento de la conexión losa-columnas vivienda de dos plantas entre la1era. Y 2da. losa.

 

Esto es una preocupación muy grave porque un fallo en una columna puede dar lugar a una transferencia de carga a columnas adyacentes y un colapso progresivo.

La construcción de losas planas ha tenido un registro relativamente pobre, particularmente cuando el sistema de resistencia a la fuerza lateral no es rígido y fuerte y se daña.

  • La losa con  falla en las columnas ......................................................................... insegura

 

4. Columnas.

Las columnas pueden ser parte de un sistema estructural de momento o pueden ser esencialmente sólo elementos verticales de carga. La principal preocupación de la evaluación de seguridad para columnas individuales es la pérdida de capacidad de carga vertical. Si esto ocurre, puede venir el colapso. Las columnas que forman parte de un sistema de marco de momentos pueden tener articulaciones en la parte superior e inferior bajo fuertes movimientos (figura 9.5).

Imagen 4. Terremoto del 16 de abril del 2016, Portoviejo-Manabí-Ecuador (centro de la ciudad).

Fotografía: Steeven Maza, 24 de abril del 2016.

Edificio de 3 plantas, Falla de las columnas principales por corte, colapso parcial del edificio.

 

Esto no sólo da lugar a una pérdida de resistencia a la flexión, sino que también provoca generalmente una pérdida parcial, si no total, de la capacidad de carga vertical. También pueden producirse fallos de cizallamiento, particularmente en columnas grandes, que pueden dar lugar a una pérdida de capacidad de carga vertical.

Columnas de concreto en pisos son a menudo áreas de daño. Las columnas cortas también se dañan frecuentemente.

  • Columnas dobladas o fracturadas ........................................................................ insegura.
  • Desprendimiento masivo y la exposición del refuerzo vertical ................................ inseguro.
  • Gran grieta diagonal que se extiende a través de la columna ................................. inseguro.

Imagen 5. Terremoto del 16 de abril del 2016, Manta-Manabí-Ecuador (zona cero).

Fotografía: Steeven Maza, 24 de abril del 2016.

Colapso total de las columnas principales, sección inapropiada en las columnas, hundimiento de la planta baja del edificio.

 

5. Marco de momento

Examinar el bastidor para agrietar, esparcir y triturar el hormigón. Una grieta de x amplia en la zona del panel indica angustia. La falta de refuerzo inferior continuo en las vigas a través de la zona del panel puede conducir a una formación inicial de la bisagra durante las inversiones de carga. De particular importancia en los marcos de momentos concretos es la degradación y la deriva residual del piso. Los bastidores con agrietamiento grave, esparcimiento o trituración local del hormigón pueden haber tenido su fuerza y rigidez seriamente degradadas. En esta condición, pueden no ser capaces de transportar cargas verticales de forma segura o resistir las réplicas. Degradado también puede experimentar una deriva residual del piso. Esto es muy importante debido a los efectos del p-delta en columnas y vigas ya debilitadas o dañadas.

  • Marco de momento grave degradado .................................................................... inseguro
  • Severa fisura de la zona del panel ........................................................................ inseguro
  • Notable desviación residual en cualquier piso …………………………………….......... inseguro

6. Diafragmas horizontales

Áreas a examinar incluyen juntas de piso-pared y lugares donde hay grandes aberturas o un gran cambio en la rigidez en el plan. La principal preocupación en la junta suelo-pared es el fallo o la capacidad reducida para transferir las fuerzas de corte.

Problemas con grandes aberturas incluyen la ruptura del diafragma en dos o más partes.

  • Rotura de la pared del suelo conexión .................................................................. inseguro
  • Diafragma roto o dañado seriamente .................................................................... inseguro

7.  Paredes sólidas de corte

Tres áreas principales deben ser examinadas en muros de corte sólido (por ejemplo, aquellos sin grandes aberturas). Éstos son el panel entre los pisos, los elementos del borde o del límite, y las juntas de la construcción, generalmente en cada nivel del piso. Fallas en cualquiera de estas áreas pueden resultar en un fallo de la pared como un todo (figura 9.7). Ocasional ocurren en el concreto de la losa (figura 9.8).

  • Grietas diagonales (cizalladura) de 1/8 de pulgada de ancho o más que se extienden entre pisos ............................................................................. entrada insegura o limitada
  • Deslizamiento 1/8 pulgada de ancho o más en la junta de construcción horizontal ............................................................................................................................. inseguro
  • Desprendimiento de hormigón y exposición del refuerzo vertical en los elementos fronterizos ............................................................................................................. inseguros
  • Grietas horizontales de 1/8 de pulgada de ancho o más que se extienden a través de elementos fronterizos ....................................................................................... inseguros.

 

8.  Paredes cortantes con aberturas

Además de las preocupaciones expresadas anteriormente para las paredes de cizalladura sólidas, se deben examinar las paredes de cizallamiento con aberturas para determinar el daño relacionado con la sección transversal reducida (es decir, los pilares) o para la acción delas varillas espaciadas es decir, entre dos paredes sólidas.

Donde la sección transversal ha sido reducida por una hilera de ventanas, los muelles restantes deben llevar toda la cizalla en la pared. Estos deben ser examinados para los mismos modos de fallo que las paredes sólidas. Las vigas entre las paredes cortantes acopladas son frecuentemente dañadas.

Imagen 6. Terremoto del 16 de abril del 2016, Manta-Manabí-Ecuador (zona cero).

Fotografía: Steeven Maza, 24 de abril del 2016.

Hotel boulevard, falla en las aberturas donde se encuentran las ventanas, en paredes de bloques de hormigón.

 

Deben ser examinados para el inicio de agrietamiento y la grieta a gran escala, que indicaría condiciones de la falla. Las paredes cortantes de gran tamaño con muchas aberturas deben considerarse como un todo y el tipo de mapeo de fisuras que se muestra en la figura 9.11 puede ayudar al evaluador de daños a comprender mejor la extensión del daño.

  • Varios pilares fallidos en cualquier piso ..............................................................Inseguros
  • Falló vigas dintel……….................................................................................... Inseguros

 

9. Rellenar paredes de mampostería

Estos deben ser examinados para el craqueo diagonal, así como el craqueo que puede extenderse desde la pared en el marco. Las paredes dañadas se deben examinar cuidadosamente para las unidades flojas.

Imagen 7. Terremoto del 16 de abril del 2016, Manta-Manabí-Ecuador (zona cero).

Fotografía: Steeven Maza, 24 de abril del 2016.

Vivienda de dos plantas, falla en paredes por cortante.

 

Estos pueden convertirse en peligros de caída. Las paredes de relleno pueden estar cubiertas con yeso, lo que puede dificultar la identificación de paredes no reforzadas. En muchos edificios antiguos, las paredes del terraplén se utilizaron con frecuencia en escaleras y pozos del elevador. Una pista importante frecuente de que una pared de mampostería no reforzada está presente es la presencia de grietas escalonadas. Estas son grietas que aparecen en las juntas de mortero y en su mayoría siguen el mortero en un paso.

  • Falla en la pared de relleno .................................................................................................... Insegura.
  • Gran fisura de pared de relleno que se extiende a través del marco de hormigón .....………………Inseguro.
  • Falla de la pared de relleno a lo largo del plano horizontal del lecho …....................................... área insegura.

 

10.  Fundaciones

Es común en edificios de gran altura tener varios niveles de sótano, usualmente dedicados al estacionamiento o almacenamiento subterráneo. A menudo el marco de hormigón se extiende a los niveles más bajos, y las presiones de la tierra son resistidos por las paredes de hormigón debe ser examinado para la arqueación causada por las presiones de la tierra excesiva.

También examinar losas en el nivel más bajo del sótano para los signos de falla de la financiación o la angustia relacionada con los movimientos del suelo.

  • Curvado de paredes subterráneas ..................................................................... inseguras
  • Fundaciones fracturadas .................................................................................... inseguras

1.3. Estructuras de elementos prefabricados

Descripción:

Estos pueden ser edificios u otras estructuras, tales garajes de estacionamiento, una historia más en altura. Están construidos con elementos prefabricados de hormigón conectados mediante conexiones de acero soldadas o tiras de cierre de hormigón vertido en el lugar. Varias porciones de la estructura pueden ser hormigón vertido en el lugar, incluyendo placas de relleno.

Las vigas, las columnas y la cubierta pueden ser prefabricados.

Esta forma de construir elementos individuales. Las fuerzas laterales a menudo son resistidas por diafragmas de hormigón y cortantes paredes, aunque los marcos prefabricados también son comunes.

Las principales preocupaciones sísmicas son:

  • Juntas y conexiones

 Los edificios prefabricados diseñados para las fuerzas sísmicas a nivel de código pueden sostener fuerzas reales varias veces o mayores que los niveles de diseño y las juntas pueden no tener la fuerza y ​​ductilidad necesaria para soportar el evento sin daño o separación.

Estructuras de elementos prefabricados - Lista de inspecciones.

Estas estructuras deben inspeccionarse y evaluarse de forma similar a las estructuras de hormigón coladas en el lugar, pero con una diferencia importante: las conexiones de los elementos prefabricados necesitan un escrutinio cuidadoso.

 

1.vigas - Columnas y otras conexiones de miembros primarios.

Para las estructuras en las que las vigas prefabricadas descansan sobre las ménsulas. La pérdida de soporte vertical es una preocupación primaria. Las fuerzas de tracción transferidas de la viga, el aumento del momento debido al deslizamiento, o el aumento de las fuerzas verticales, pueden resultar en el agrietamiento de los tabiques. Esto puede provocar la pérdida de resistencia al cizallamiento y la consiguiente pérdida de soporte vertical. En general, examinar las articulaciones de los miembros primarios para vigas y columnas, o conexiones rotas. Considerar tanto la seguridad de la estructura como un todo y la posibilidad de tener peligros. Las juntas rotas o agrietadas pueden indicar que el sistema de carga vertical o lateral, o ambos, ya no están intactos.

Articulaciones Fallidas de los Miembros Primarios:

cizallamiento u otro agrietamiento que

  • Amenaza el soporte vertical ............................................................................. inseguro
  • Concreto masivo en el cierre..............................................................................inseguro

 

9.4  Estructuras de plataformas

Descripción. Este tipo de construcción es similar a la construcción de losas planas, excepto que los pisos individuales que se vierten y se levantan en su lugar. Los edificios que usaban la construcción de la plataforma de elevación se construyeron a menudo con la economía en mente y pueden tener un diseño sísmico mínimo.

Las fuerzas laterales son típicamente resistidas por las paredes de corte cortadas en sitio.

 

Estructuras con Losa Izada (Sistema mecanizado-prefabricado)

- Listado de la Inspección. Las preocupaciones para las estructuras de los eslabones de elevación son básicamente las mismas que para las estructuras de yeso en el lugar, con algunas preocupaciones adicionales.

 

1.Articulación de losas y columnas.

 La preocupación aquí es para un fallo de cizalla de perforación en la losa o falla en el collar u otros dispositivos utilizados para transferir carga vertical entre la losa y columnas de soporte.

Un fallo de uno o más de estos podría conducir a un fallo progresivo de toda la losa.

 

Craqueo o falla de corte de punzonado

En la losa .....................................................................................................................inseguro.

Fallo en la placa - Carga de columna

  • Conexión de transferencia ................................................................................... insegura.

 

2.Conexiones a la pared de corte de losas.

 Puesto que los moldea en el grado y se levantan en colocado, la transferencia del esfuerzo cortante entre la losa y el sistema de la pared de la cortadura es un crucial. Examinar esto en caso de deslizamiento.

Deslizamiento de 1/8 pulgadas o más en losas

Junta de pared ............................................................................................................... inseguro.