REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

1. REFORZAMIENTO DE
ESTRUCTURAS
Ing. Hugo Anselmo Ccama Condori

2. GENERALIDADES
Las edificaciones se diseñan y construyen para que
completen su vida útil dentro de las condiciones
aceptables de servicio y resistencia y de una
manera segura considerándose aspectos de
capacidad estructural en el diseño, construcción,
mantenimiento y operación,
sin embargo estas dejan de cumplirse cuando los
elementos estructurales de la edificación no
cumplen con los requisitos mínimos estructurales
de seguridad y estabilidad, problemas de pandeo,
presencia de fisuras o cambio de uso de la
edificación y que afecten negativamente la
capacidad resistente que se espera y
eventualmente llevan al colapso

3. OBJETIVO DEL REFORZAMIENTO
Es asegurar que la edificación
pueda seguir funcionando, bajo la
acción de las cargas de gravedad y
efectos de sismos que se
encuentre sometido. Esto se logra
mediante el refuerzo de los
elementos estructurales existentes
o incorporando elementos
estructurales adicionales para
mejorar los niveles de resistencia
(Tello Malpartida, 2006).

4. REVISION DE TERMINOS
Reforzamiento: aumentar la capacidad resistente
de un elemento estructural o estructura completa.
Reparación: son las acciones necesarias para
restituir la capacidad resistente de una estructura
dañada.
Restauración: son las acciones necesarias para
conseguir que una edificación antigua
Refuerzo antisísmico: consiste en aportar
modificaciones a las estructuras, fachadas y cornisas
existentes de un edificio o estructura para darles
mayor resistencia frente a sismos

5. FINALIDAD DE ESTOS PROCEDIMIENTOS
• los procedimientos se orientan a
aumentar la resistencia a
flexión, compresión o aumentar
la ductilidad del elemento
estructural según sea necesario,
es decir para que resista
cualquier esfuerzo simple o
combinado al que se le someta
al elemento estructural o en su
conjunto a toda la edificación.

6. NECESIDAD DE REFORZAMIENTO
ESTRUCTURAL DE CONCRETO ARMADO
• En toda estructura civil
pueden existir varios
factores que afectan el
comportamiento de la
estructura y que llevan a
diseñar y construir un
refuerzo. Entre los
principales y más comunes
se mencionan los
siguientes
• DEFECTOS
• DAÑOS
• DETERIOROS

7. REFORZAMIENTO POR DEFECTOS EN
CONCRETO ARMADO - FASE DISEÑO Y
CONSTRUCION

8. Cambio de uso en la edificación
• Esta acción supone soportar cargas
superiores a las previstas en el
diseño original o, que la
distribución de las mismas sea
totalmente distinta a las
consideradas inicialmente. Por
ejemplo, si se tiene inicialmente
ambientes destinados a oficinas, y
se cambia por almacenes o
bodegas los cuales tienen la carga
de servicio mayor.

9. Errores en la fase de proyecto:
• Que comprometen la
resistencia y
durabilidad de la
estructura.

12. Diseños irregulares

13. Columnas débiles

15. Columnas cortas

16. Errores que se producen durante la fase de
ejecución o construcción:
• Comúnmente los daños generados por defectos en la
construcción, se originan por:
• Errores en el replanteo
• Modificaciones del proyecto
• Incumplimiento de las normativas
• Falta de definición del proyecto
• Modificaciones en los materiales

20. PRACTICA –IDENTIFICAR ERRORES

21. DEFECTOS EN LOS MATERIALES DE
CONSTRUCCIÓN
Los materiales a utilizar en la construcción, en especial de edificaciones
importantes, deben ser materiales óptimos, que cumplan con
requisitos mínimos de calidad

22. Modificación y eliminación parcial o total de
ciertos elementos estructurales
Ejemplo: el caso de nuevas
aberturas en losas de
entrepiso, por necesidad de
una grada de último momento
o un ducto de basura o una
conexión de entrepisos, entre
otras

23. REFORZAMIENTO POR DAÑOS EN
EL CONCRETO ARMADO

24. Asentamientos diferenciales:
• Este fenómeno
produce fallas en la
cimentación por
problemas de suelos
no considerados en el
correspondiente
estudio y diseño

25. Daños producidos por causas accidentales.
• Explosión, fuego,
impacto, etc. Que
disminuyen o anulan la
capacidad resistente
de la estructura en su
totalidad, parte de
ella, o en algunos
elementos.

26. CRITERIOS ANTE LA RESPUESTA SÍSMICA.
• Vigas y columnas con grandes esfuerzos de cortante y de tensión.
Las edificaciones deben contar con una capacidad de deformación
suficiente para soportar las fuerzas sísmicas, sin que esto afecte su
resistencia.
Cuando la edificación presenta una respuesta sísmica dúctil, es capaz
de soportar elevadas deformaciones.
El acero proporciona ductilidad a la estructura.

29. Falla causada por entrepisos que no poseen
adecuada resistencia al corte

31. Conexiones viga-columna con falla de
adherencia
• En las conexiones entre los
distintos elementos
estructurales, se originan
condiciones complejas y
elevadas concentraciones de
esfuerzos, que conducen a
numerosos casos de falla.
• Las conexiones pueden
fallar por la escasez de
anclajes de refuerzo entre las
columnas y las vigas.

32. Muros de cortante con grandes esfuerzos.
• Los muros de cortante
tienen como función
principal, resistir los
esfuerzos producto de las
fuerzas horizontales
sísmicas.
• Las fallas suelen
presentarse en la unión
entre el muro y el piso o
viga de apoyo.

34. Asimetrías que causan efectos torsionales
• cuando los elementos
estructurales están
distribuidos
asimétricamente en
planta, se originan
vibraciones torsionales
ante las acciones
sísmicas, generando
fuerzas elevadas en los
elementos de la
periferia del edificio

35. REFORZAMIENTO POR DETERIORO
EN EL CONCRETO ARMADO

36. Problemas debidos a la degradación y
deterioro del concreto:
Pueden tener dos causas; el
paso del tiempo o la exposición
a agentes químicos
ambientales, por ejemplo, la
oxidación, fenómeno que
produce corrosión del refuerzo
que se encuentra expuesto por
alguna situación.

37. Humedades y filtraciones en paredes, techos,
losas y otros elementos.

38. FISURAS Y GRIETAS

39. EVALUACION DE LA FISURA

40. TECNICAS DE REFORZAMIENTO
ESTRUCTURAL EN CONCRETO
ARMADO

41. ₋ Inclusión de muros de corte
₋ Pórticos de concreto armado
₋ Pórticos metálicos o adición de arrostramientos
₋ Adición de contrafuertes
₋ Sistemas de disipación de energía
INTRODUCCIÓN DE NUEVOS ELEMENTOS
(REFORZAMIENTO SÍSMICO)

42. PROCESO DE REFORZAMIENTO
• El proceso de reforzamiento
estructural de edificaciones es
complejo. La selección de la técnica
o solución de reforzamiento toma
en cuenta la sismicidad de la zona,
las condiciones geotécnicas, las
condiciones climáticas, la facilidad
de acceso al sitio y el tipo de
material constructivo disponible en
la zona

43. PROCESO DE REFORZAMIENTO
SE ESTABLECE EL SIGUIENTE PROCESO PARA EL REFORZAMIENTO:
a) Inspección de la estructura.
b) Analizar la estructura existente, determinar causas para el
reforzamiento
c) Ejecutar el proyecto de reforzamiento, para ello analizar la
estructura considerando las diferentes técnicas para reforzar, en
función de los tipos de refuerzo, (tensión, compresión, flexión,
estabilidad, cortante, etc.) requeridos para los elementos.

44. REFORZAMIENTO CON INCLUSIÓN DE MUROS
DE CORTE
El uso de muros de concreto
armado, como alternativa de
reforzamiento estructural es
muy conocida en el país, así
como en nuestro entorno.
Los muros de concreto
armado se diseñan por
resistencia, y según los
detalles e indicaciones de la
Norma peruana de Concreto
Armado E.060

45. MUROS DE CORTE
• Incrementan la
resistencia al corte y
la flexión: Esto se
logra incrementando
el espesor del muro
por una o dos caras y
añadiendo
elementos de
confinamiento en los
extremos del muro.

46. MUROS DE CORTE
Incrementan la
resistencia al corte:
Esto se obtiene
incrementando el
espesor del muro, se
construye mediante
ganchos de 90º,
adheridos con resina
epóxica

47. REFORZAMIENTO CON ADICION DE
ARRIOSTRAMIENTOS
Los sistemas de
arriostramiento son
elementos
necesarios en los
edificios de altura
para garantizar la
estabilidad lateral
de los mismos.

48. REFORZAMIENTO CON ARRIOSTRAMIENTO
Ventajas
Para el confinamiento de
la edificación y reducción
de las derivas
Proporcionan estabilidad
lateral.
Reducen la necesidad de
muros de corte que
permite una mayor
flexibilidad interna

49. REFORZAMIENTO CON ADICION DE
CONTRAFUERTE

50. REFORZAMIENTO CON ADICION DE PORTICOS

51. SISTEMA DE DISIPADORES DE ENERGÍA
Son dispositivos de control
pasivo, es decir, no alteran
la energía de entrada, por
lo que manifiestan su
eficiencia absorbiendo
gran parte de la energía
sísmica, es decir, disipan la
energía convirtiéndola en
calor o por la transferencia
de energía entre modos de
vibración (

52. SISTEMA DE DISIPADORES DE ENERGÍA

53. REFORZAMIENTO CON ENCAMISADOS DE
CONCRETO ARMADO
El encamisado de
concreto armado
refiere al aumento
de la sección
transversal a través
de la adición de
armaduras
suplementarias y
concreto.

54. ENCAMISADO DE CONCRETO
• La idea del encamisado es lograr una sección
monolítica entre en concreto existente y el
concreto nuevo. El encamisado de concreto
es preferible colocarlo en todas las caras del
elemento.
• Se utiliza cuando el elemento está muy
dañado y requiere una mayor capacidad
resistente, aumentando para ello su sección
transversal mediante elementos que rodean
al anterior.

55. CAMPOS DE APLICACIÓN DEL ENCAMISADO
• Aumentar la resistencia de zonas comprimidas
• Necesidad de grandes aumentos de resistencia/rigidez
• Necesidad de garantizar la protección del fuego las armaduras de
refuerzo
• Refuerzo de losas, vigas, columnas y paredes para todos los esfuerzos,
en especial los debidos a la acción sísmica

56. ASPECTOS PRINCIPALES DE SOLUCIÓN
• Implica un aumento de las dimensiones de las secciones
transversales.
• Relativamente al reforzamiento con perfiles presenta ventajas de
reforzamiento a la acción sísmica, mejor protección al fuego y
corrosión de las armaduras de refuerzo.
• Requiere preparación cuidadosa de la superficie del concreto
existente.

57. CONSIDERACIONES PARA EL ANÁLISIS Y DISEÑO DE
ENCAMISADOS
• Los elementos encamisados se pueden
analizar como elementos compuestos
suponiendo una perfecta adherencia entre el
concreto nuevo y el existente, siempre que se
asegure un comportamiento monolítico.
• Si sólo se encamisa la columna en el entrepiso
se obtiene un incremento en resistencia ante
carga axial y fuerza cortante, y un
comportamiento dúctil, pero no se altera la
resistencia original a flexión.

58. CONSIDERACIONES PARA EL ANÁLISIS Y DISEÑO DE
ENCAMISADOS
• Para incrementar la resistencia a flexión
es necesario extender el encamisado a
través de la losa, prolongando el acero
longitudinal y añadiendo algunos estribos
que atraviesen el alma de las vigas.
• Cuando existen restricciones de espacio,
es posible encamisar uno, dos o tres
lados únicamente. En tal caso se puede
recurrir al uso de ganchos, estribos
soldados o conectores entre el refuerzo
longitudinal.

59. CONSIDERACIONES PARA EL ANÁLISIS Y DISEÑO DE
ENCAMISADOS
• Si la columna es de sección rectangular el
refuerzo se concentra cerca de las
esquinas para permitir confinarlo con
estribos, o bien se distribuye de manera
uniforme uniendo el refuerzo nuevo al
existente mediante conectores soldados.
• Como en todo proyecto de reforzamiento,
en el diseño del encamisado, se debe
considerar una probable redistribución de
las cargas en la estructura, posibles
cambios en los mecanismos de falla.

60. CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS-
ENCAMISADO
• La superficie del elemento debe estar
limpia y rugosa para garantizar una
buena adherencia entre el concreto
nuevo y el existente, promoviendo con
ello, un comportamiento monolítico.
• El revenimiento y el tamaño máximo del
agregado grueso serán de acuerdo con la
separación mínima del refuerzo y la
distancia mínima entre encofrado y el
concreto existente.

61. • En columnas, el refuerzo longitudinal
debe extenderse a través de la losa de
entrepiso, para proporcionar continuidad
e incrementar la resistencia a flexión en
los extremos del elemento.
• Cuando el encamisado no sea completo,
deberá verificarse la necesidad de colocar
elementos de conexión que garanticen la
transmisión de los esfuerzos cortantes
entre el encamisado y el elemento por
reforzar.

62. ENCAMISADO DE VIGA
• El encamisado de vigas incrementa la capacidad a flexión y cortante.
Si solamente se quiere incrementar la resistencia a flexión positiva, el
encamisado se coloca en la cara inferior de la viga
• Si el encamisado se coloca en tres o cuatro caras de la viga, se
incrementa la resistencia a momento positivo y negativo, así como la
resistencia a cortante. El encamisado se debe extender sobre toda la
longitud de la viga, y el refuerzo longitudinal debe ser continuo.

63. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO
• Las vigas deben ser encamisadas a lo largo de toda su longitud
• Se debe utilizar un espesor mínimo de encamisado de 8 cm si es
concreto premezclado y de 4 cm si es concreto lanzado
• Cuando la cuantía de refuerzo longitudinal del elemento existente no
se conoce, la cuantía de acero del encamisado se debe limitar al 50%
del área total de la sección compuesta

64. • DEFICIENCIA DE ACERO EN EL REFUERZO LONGITUDINAL

65. CARENCIA CRITICO DE REFUERZOS

66. INCORPORACION DEL ACERO POR SURCOS

67. ENCAMISADO DE COLUMNAS
• Esta técnica consiste en
envolverlas con barras y
estribos adicionales o
con malla electrosoldada
y añadir un nuevo
recubrimiento de
concreto lanzado o
premezclado.

68. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO
• Si es posible, se deben encamisar los cuatro lados de la columna
• Para el diseño, se supone un comportamiento monolítico de las
columnas Compuestas
• El espesor mínimo del encamisado debe ser de 10 cm para concreto
premezclado y de 4 cm para concreto lanzado
• La resistencia a compresión (f´c) del concreto nuevo debe ser mayor
que la del concreto existente por 50 kg/cm².

69. Preparación de de la superficie para el encamisado

70. ADHERENCIA ENTRE EL CONCRETO INICIAL Y
CONCRETO ADICIONADO
• El funcionamiento y la eficiencia
de un refuerzo por encamisado
depende fundamentalmente de
la adherencia entre los
materiales, a fin de garantizar
que el elemento reforzado
funcione como un único
elemento (monolíticamente) y no
como la asociación de dos partes
que funcionan
independientemente uno del
otro

71. Parámetros de la adherencia
• Rugosidad y el tipo tratamiento de la superficie inicial; utilización de
resinas de unión; tipo de material de adición (mortero especial,
concreto, concreto proyectado) y la forma de su aplicación.
• tamaño y forma de agregados (la fricción aumenta con el tamaño de
los agregados y disminuye con la redondez de su forma)
• Uno de los materiales usados para la adherencia entre el concreto
nuevo y el existente son las resinas.

72. RESINAS
• Las resinas son un sistema compuesto por una resina (epóxica,
poliéster, acrílica, poliuretano, etc.)
• Después de que la resina ha curado, las principales variaciones en su
desempeño son resistencia y rigidez. Las resistencias a compresión,
tensión y flexión son generalmente mayores que los valores
alcanzados por el concreto. Cabe señalar que, en general, las
propiedades de las resinas de deterioran a temperaturas mayores que
100° C y el proceso de endurecimiento se suspende a temperaturas
debajo de 10° C.

73. VENTAJAS DE LAS RESINAS
• Resistencia contra ataques de ácidos, y solventes
• Tienen una excelente adherencia al concreto, mampostería y acero
• Baja contracción y buena durabilidad
• Alta resistencia.

74. REFORZAMIENTO DE CIMENTACIONES
• El refuerzo de la cimentación representa una intervención en un
sistema de cimentación - estructura ya existente, con el objetivo de
recuperar su eficiencia y seguridad, mejorar su desempeño y / o
atender nuevas solicitaciones. Esta intervención se indica cuando las
fundaciones existentes se han mostrado inadecuadas, por el
compromiso de la propia estructura, por presentar deformaciones
incompatibles a la seguridad o por presentar un riesgo inaceptable de
rupturas o colapsos (Armando de Oliveira, 2015).

75. TECNICA DE RECALCES SUPERFICIALES
El recalce de una cimentación se presenta generalmente por un
aumento en la carga a transmitir, ya sea por un aumento del número de
plantas del edificio (remonta) o simplemente por una reforma del
mismo con cambio de uso
AUMENTO EN LA SUPERFICIE
DE LA PLANTA

76. TECNICA DE RECALCES SUPERFICIALES
AUMENTO DE LA
PROFUNDIDAD DEL
PLANO DE APOYO

77. CONSIDERACIONES DE DISEÑO
• La revisión de la capacidad de carga del suelo y de los hundimientos
que se producen por las cargas sobre el suelo.
• El dimensionamiento de la cimentación y la consideración en la
superestructura de las solicitaciones debidas a los movimientos de los
apoyos.
• El diseño geotécnico (Capacidad de carga, dimensiones en planta).
• El Análisis estructural (Reacciones nuevas debidas a las cargas nuevas
por cambio de uso).
• El diseño estructural.

78. PROCESO DE REFORZAMIENTO DE UNA
ZAPATA AISLADA
• Excavación alrededor del pie.
• Limpieza y rugosidad de la superficie de hormigón.
• Instalación de tarugos en los 25-30 cm espaciamiento en ambas
direcciones utilizando un material epoxi apropiado.
• Consolidación de las nuevas barras de acero con los pines usando hilos de
acero.
• El diámetro y el número de barras de acero debe ser de acuerdo a lo
indicado en planos.
• Revestimiento de superficie lateral de la zapata con un agente de conexión,
con el fin de alcanzar la necesaria conexión entre el viejo y nuevo concreto.
• Verter el nuevo concreto antes de que el agente de conexión se seque. El
nuevo concreto debe contener un material no retratable.
• apuntalamiento en la columna