INFORME EJECUTIVO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA

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1 Página 1 INFORME EJECUTIVO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA CONTRATO # CONSULTORIA 001 DE 2016 CUYO OBJETO ES ELABORACION DE ESTUDIOS DE VULNERABILIDAD SISMICA DEL EDIFICIO MINAMBIENTE BUCARAMANGA VERSIÓN 02 ESTUDIO DE VULNERABILIDAD SISMICA DEL EDIFICIO DE MINAMBIENTE BUCARAMANGA AV. QUEBRADA SECA No BUCARAMANGA SANTANDER COLOMBIA. BUCARAMANGA ABRIL DE 2017

2 Página 2 ESTUDIO DE VULNERABILIDAD SISMICA DEL EDIFICIO DE MINAMBIENTE Imagen 1. Módulo 01 Minambiente Bucaramanga Santander Imagen 2. Módulo 02 Minambiente Bucaramanga Santander El proyecto de Estudio de Vulnerabilidad Sísmica del EDIFICIO MINAMBIENTE BUCARAMANGA SANTANDER, contempla la realización de un modelo matemático teórico para la evaluación del grado de vulnerabilidad de la edificación ante el sismo de diseño establecido por la NSR 10 y las cargas de uso del establecimiento, con lo cual se establecerá el comportamiento en las condiciones actuales de la edificación, de acuerdo con la configuración estructural, los materiales y las cargas a las que está solicitada. El desarrollo del proyecto se realizó en 3 fases las cuales se estructuraban de la siguiente forma FASE 1 recolección de información existente: planos arquitectónicos, planos estructurales, memorias de cálculos de la estructura, estudio de suelos, reformas e intervenciones que han tenido las estructuras en su vida útil.

3 Página 3 FASE 2 informe de patología y verificación de la información: se realizó levantamiento arquitectónico y estructural toma de muestras y realización de ensayos de laboratorio con el fin de caracterizar las diferentes lesiones de las estructuras. FASE 3 En esta fase se realizará el estudio estructural, que comprende la realización de un modelo matemático donde se evaluarán las cargas que actúan sobre la estructura; con el fin de determinar las acciones que se presenta en los diferentes elementos de la estructura de acuerdo a las especificaciones de la NSR 10. De la información recolectada en las tres fases se tiene lo siguiente: ESTUDIO DE SUELOS La cimentación encontrada para el edificio de Parques Nacionales en los apiques realizados, fue la constituida por zapatas cuadradas, cuyas dimensiones fueron de 0.8 x 0.8 m y de 2.0 x 2.0 m con profundidades de 1.8 m y 4.45 m y espesores de 50.0 y 90.0 cm respectivamente. La capacidad portante calculada para el suelo de fundación es de 22.5 Ton/m2, el suelo de fundación es un perfil tipo D (ver estudio de suelos). INFORME DE PATOLOGÍA. ENSAYOS Y PRUEBAS REALIZADOS RESISTENCIA NOMINAL A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO: de los elementos que conforman la estructura es: Columnas: f c=33.34 MPa ( psi). Vigas: f c=38.44 MPa ( psi). REGATAS: se encontró para el acero longitudinal barras heliaceradas y para el acero transversal barras lisas, conforme a registros históricos de la construcción el esfuerzo de fluencia a utilizar es de 240MPa para varillas lisas (estribos y estribos en espiral) y de 300MPa para varillas longitudinales con corruga en espiral. CARBONATACIÓN: en la mayoría de elementos no existe un frente de carbonatación significativo, sin embargo si se evidencia presencia de carbonatación con un mínimo de penetración en el concreto sin presentar afectaciones al refuerzo ya que estos elementos poseen recubrimientos mayores a los frentes carbonatados. LESIONES: Se encuentra presencia de humedades en muros no estructurales, Las lesiones que más afecta a la estructura son las fracturas en elementos no estructurales, se recomienda dar un adecuado tratamiento de los elementos con el fin de evitar posibles colapsos.

4 Página 4 CHEQUEO DE VERTICALIDAD: de la edificación nos indica que no existe ningún fenómeno de asentamientos diferenciales que afecte la estabilidad de la estructura, se presenta pequeñas deformaciones a partir del piso 3 que se deben a errores en procesos constructivos. INFORME VULNERABILIDAD DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL El proyecto del EDIFICIO MINAMBIENTE BUCARAMANGA SANTANDER, corresponde a una edificación de 4 niveles y cubierta dividida en dos módulos estructurales, y cuya estructura se basa en un sistema de Pórtico losa Columna (incluye reticular celulado) DMO, se recuerda que el sistema estructural que conforma la edificación no es permitido en el Código Colombiano de Construcción Sismo resistente NSR 10 (Tabla A.3 3) para zonas de amenaza sísmica alta, sin embargo como se buscaba obtener el grado de vulnerabilidad sísmica del sistema se realizaron los análisis basados en las recomendaciones de la norma para dicho sistema. MATERIALES CONCRETO: Teniendo en cuenta la exploración realizada a la edificación se determinó que los materiales de la estructura se encuentran en buen estado, presentando resistencias mayores a 30 MP y no se aprecia frentes de carbonatación. ACERO REFUERZO: El acero de refuerzo presente en la estructura es acero heliacerado (alta resistencia menor ductilidad). CIMENTACION Después de verificar la condición actual de la cimentación, ver estudio de suelos, se encontró que el tamaño de las zapatas encontradas en los apiques no es suficiente para transmitir adecuadamente los esfuerzos al suelo, por lo que se recomienda realizar un reforzamiento de dichos elementos (ver estudio de suelos e informe de vulnerabilidad sísmica). FLEXIBILIDAD Al realizar el análisis de índices de flexibilidad sobre los módulos de la estructura, se encontró para módulo 1, CUBIERTA un valor de 1.99, para PISO 04 un índice de 2.91, para PISO 03 un índice de 3.55 y para el PISO 02 un índice de En general el índice de flexibilidad de la estructura es 3.55 y su grado de vulnerabilidad sísmica como una fracción de la rigidez es de 0.282; y para módulo 2, CUBIERTA un valor de 1.30, para PISO 04 un índice de 2.30, para PISO 03 un índice de 3.03 y para el PISO 02 un índice de En general el índice de flexibilidad de la estructura es 3.60 y su grado de vulnerabilidad sísmica como una fracción de la rigidez es de De acuerdo a los valores encontrados se puede afirmar desde el punto de vista flexibilidad que la edificación no cumple con el reglamento NSR 10 y presenta un inadecuado comportamiento de su estructura y su contenido, por lo cual se deberá rigidizar la estructura controlando los desplazamientos laterales de la misma.

5 Página 5 SOBRE ESFUERZO COLUMNAS: Al realizar el análisis estructural para encontrar los índices de sobreesfuerzo para las combinaciones que incluyen cargas de sismo, se encontró que el 100% de las columnas tienen un índice de Flexo Compresión mayor a 1.00, por lo tanto se sugiere un adecuado reforzamiento de los elementos tipo columnas para que tengan un adecuado comportamiento ante las cargas especificadas. VIGAS: Al realizar el análisis estructural para encontrar los índices de sobreesfuerzo sobre las vigas para las combinaciones que incluyen cargas de sismo, se encontró que para momentos negativos un 100% de las vigas tienen un índice de sobreesfuerzo mayor a 1.0, para momentos positivos un 100% de las vigas tienen un índice de sobreesfuerzo mayor a 1.0 y para cortante un 100% de las vigas tienen un índice de sobreesfuerzo mayor a 1.00; en general se observa que los elementos tipo viga no cumplen los límites establecidos en la NSR 10 y se sugiere un adecuado reforzamiento de dichos elementos para que tengan un óptimo comportamiento ante las cargas especificadas. REFORZAMIENTO RIGIDEZ DE LA ESTRUCTURA: como se mencionó anteriormente la estructura presenta un índice de flexibilidad muy alto (3.60), por lo cual con el fin de rigidizar los módulos estructuras y para garantizar un trabajo efectivo de la estructura durante un evento sísmico se debe restringir sus desplazamientos laterales de tal forma que se controle los siguientes efectos durante un temblor establecidos en la NSR 10: a. Deformación inelástica de los elementos estructurales y no estructurales. b. Estabilidad global de la estructura c. Daño a los elementos estructurales que no hacen parte del sistema de resistencia sísmica y a los elementos no estructurales, tales como muros divisorios, particiones, enchapes, acabados, instalaciones eléctricas, mecánicas, etc. d. Alarma y pánico entre las personas que ocupen la edificación. Por las razones anteriores es fundamental llevar a cabo en el reforzamiento un estricto cumplimiento de los requisitos de deriva establecidos en A.6 de la NSR 10. OPCIÓN 1: para ello se plantea la elaboración de muros en concreto ubicados de forma estratégica que rigidicen la estructura controlando los desplazamientos laterales. OPCIÓN 2: para ello se plantea la elaboración de diagonales concéntricas en acero ubicados de forma estratégica que rigidicen la estructura controlando los desplazamientos laterales. SOBRE ESFUERZOS EN ELEMENTOS: los índices de sobre esfuerzo encontrados nos muestran que los elementos son insuficientes para resistir las solicitaciones exigidas para el evento sísmico de diseño establecido en la normativa actual (NSR 10).

6 Página 6 OPCIÓN 1: para reducir estos índices se recomienda aumentar la sección transversal estratégicamente de algunas columnas y vigas, garantizando que los elementos estructurales alcancen las cuantías mínimas necesarias para soportar los esfuerzos cortantes, momentos positivos y negativos presentes en los elementos estructurales, así mismo su interacción con los muros estructurales definidos para la rigidez de la estructura generara una redistribución de cargas optimizando las secciones de los elementos. OPCIÓN 2: para reducir estos índices se recalzara la sección transversal con platinas de acero estratégicamente de algunas columnas y vigas, garantizando que los elementos estructurales alcancen las cuantías mínimas necesarias para soportar los esfuerzos cortantes, momentos positivos y negativos presentes en los elementos estructurales, así mismo su interacción con las diagonales de acero definidos para la rigidez de la estructura generara una redistribución de cargas optimizando las secciones de los elementos. SISTEMA ESTRUCTURAL: La estructura está constituida por un sistema de losa columna (incluye reticular celulado) con capacidad moderada de disipación de energía, sistema no permitido por la norma NSR 10 en zonas de amenaza sísmica alta. OPCIÓN 1: Se plantea modificar dicho sistema por un sistema combinado de muros y pórticos de concreto con capacidad especial de disipación de energía DES, los muros nos aportaran la rigidez que necesita la estructura y los pórticos se conformaran con las columnas existentes y la viga central que conforma el reticular celulado del sistema de entrepiso, dicha viga deberá ser recalzada en sus dimensiones transversales. OPCIÓN 2: Se plantea modificar dicho sistema por un sistema combinado de pórticos de concreto y pórticos con diagonales en acero concéntricas con capacidad especial de disipación de energía DES, las diagonales en acero nos aportaran la rigidez que necesita la estructura y los pórticos se conformaran con las columnas existentes y la viga central que conforma el reticular celulado del sistema de entrepiso, dicha viga deberá ser recalzada con platinas de acero. CIMENTACIÓN: de acuerdo a los cambios planteados anteriormente, a las recomendaciones del estudio de suelos y por el simple aumento de las cargas sísmicas bajo la normativa actual, se hace necesario aumentar el área de apoyo de algunas zapatas, adicionalmente se deberá interconectar por medio de vigas de amarre de concreto reforzado, se aclara que esta alternativa de reforzamiento de cimentación se deberá aplicar tanto para la opción 1 como para la opción 2. CONCLUSIONES La edificación cuenta con un sistema estructural pórtico losa columnas (incluye reticular celulado), sistema no permitido por la NSR 10 para zonas de amenaza sísmica alta por su bajo ductilidad, por lo cual se deberá general un sistema estructural que permita garantizar una estabilidad y ductilidad adecuada ante las solicitaciones establecidas en la NSR 10 y trabaje adecuadamente en un evento sísmico. La placa de contrapiso de la edificación no presenta asentamientos importantes, sin embargo se aprecia deterioro en los acabados de losa.

7 Página 7 El sistema de cimentación del edificio cuenta con una capacidad portante calculada para el suelo de fundación de 22.5 T/m2 a una profundidad de 4 m a partir del nivel de la losa de contrapiso. Las vigas de cimentación encontradas no están afectadas por patologías importantes. Algunos elementos tipo columnas no cumplen con la cuantía de refuerzo longitudinal mínima establecida en C (1%) del Código Colombiano De Construcción Sismo Resistente, los valores encontrados oscilan entre 0.8% y 1.5%. Los elementos tipo vigas cumplen con la cuantía de refuerzo longitudinal mínima establecida en C de la NSR 10 (0.0033). Los elementos tipo viguetas no cumplen con el refuerzo transversal establecido en C De la NSR 10, ya que no tienen una zona de confinamiento, cabe anotar que la separación de los estribos en la zona central cumple con lo exigido en la norma. Conforme se especificó en el informe de patología, se deberá reemplazar y proveer a los muros no estructurales tanto divisorios, de fachada y de cubierta el grado adecuado de desempeño exigido por la NSR 10, dado que en estos es donde se presentan la mayor cantidad de patologías y representan un posible peligro para los ocupantes de la edificación, dichas patologías son consecuencia de los grandes desplazamientos que permite la estructura al tener un índice de flexibilidad grande. Se deberá realizar una limpieza a elementos estructurales y no estructurales que presenten humedad realizando un tratamiento para evitar que persista dicho fenómeno. La edificación se encuentra conformada por dos estructuras que no presentan una junta de dilatación adecuada, por lo cual existe una constante influencia entre ellas, se deben dar un adecuado tratamiento de tal forma que se garantice una distancia suficiente para evitar la colisión nociva entre las partes. Realizar las respectivas juntas entre elementos estructurales y no estructurales, para garantizar que los desplazamientos que se generen durante un sismo no afecten la integridad de los elementos no estructurales.