Análisis de la seguridad estructural en estructuras de hormigón armado existentes

ANÁLISIS DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL EN ESTRUCTURAS DE
HORMIGÓN ARMADO EXISTENTES
TESIS DE GRADO – INGENIERÍA CIVIL
AUTOR: JERI LOZANO, JORGE LUIS
DIRECTORAS: FOLINO, PAULA
RIPANI, MARIANELA

Facultad de Ingeniería Universidad de Buenos Aires
Análisis de confiabilidad de estructuras de hormigón armado existentes
Jeri lozano, Jorge Luis – Octubre 2020
2

3
CONTENIDO:
• INTRODUCCIÓN
• REGLAMENTO ACI 562-16
• DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA IN SITU DE LOS MATERIALES SEGÚN
ACI 562-16
• RECOMENDACIÓN BULLETIN 80 FIB
• EJERCICIO PRÁCTICO
• COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS DE EVALUACIÓN Y CONCLUSIONES

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INTRODUCCIÓN

5
Puentes Carreteras
Presas
Muchas estructuras
existentes fueron
consideradas casi
eternas y no recibían
mantenimiento
Produciendo gastos
multimillonarios de
reparación
Se comprendió que las
estructuras sufren
deterioro natural, o
sufren procesos
patológicos
Se detectó la falta de
formalidad en los
procesos de reparación
Canales

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Función de la reparación/rehabilitación
La estructura debe cumplir la función para la
cual fue diseñada durante su vida útil.
NORMAS Y
RECOMENDACIONES

7
Estados Unidos Canadá
Las obras civiles consumen un estimado de 390
millones de m3 de hormigón por año. El
volumen utilizado desde 1930 hasta 2006 es de
7 mil millones de m3. Los costos de reparación
se estima entre 18 y 21 mil millones de dólares.
Tiene una tasa de crecimiento anual de
aproximadamente de 100.000 mil millones NDC.
Total de obras construidas con un valor
estimado de 2,94 trillones NDC.
El costo de reparación/rehabilitación anual:
EJEMPLOS:

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Los proyectos de reparación/rehabilitación de
estructuras existentes son un desafío
• Nuevos proyectos, los ingenieros trabajan con una “pizarra en
blanco” y pueden consultar varios códigos.
• En estructuras existentes se debe trabajar dentro de las limitaciones
de la estructura, obtener información de la misma, determinar las
propiedades de los materiales, y definir qué código de construcción
debe cumplir el proyecto.
• Los procesos de reparación/rehabilitación varían ampliamente.
Objetivos:
• Definir las condiciones mínimas de seguridad confiabilidad
• Pautas que los ingenieros deben cumplir

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REGLAMENTO ACI 562-16

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Consideraciones:
 Alcance
 Versatilidad
Proyecto de reparación/rehabilitación:
1. Evaluación preliminar
2. Determinación de la resistencia in situ
3. Determinación del coeficiente de reducción
4. Categoría de rehabilitación
5. Diseño de reparaciones estructurales

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a. HISTORIA
b. DOCUMENTACIÓN
c. ENSAYOS MECANICOS
3. Factores de reducción de la resistencia
• Resistencia del material
• Fabricación
• Método de análisis
Fuentes de incertidumbre:

12
4. Determinación de la categoría de rehabilitación

13
4. Determinación de la categoría de rehabilitación
1. Condición estructural insegura
2. Daños estructurales sustanciales
IEBC-15
Cargas laterales:
Cargas gravitatorias:
3. Condición de deterioro con aumento de
capacidad
4. Condición de deterioro sin aumento de
capacidad
5. Adiciones/Ampliaciones
6. Modificaciones
7. Cambios de ocupación
IEBC-15

14
ACI 562-16: Determinación de la resistencia in situ de los materiales

15
RESISTENCIA DEL HORMIGÓN
Es una estimación de la
resistencia a compresión in situ a
28 días superado por el 86,5% de
los testigos.
Procedimiento:
ACI 214-4R
• F l/d= Relación largo-diámetro
• F dia= diámetro
• F mc= Contenido de humedad

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Cantidad mínima de testigos de hormigón
Mejor predicción de los resultados
Mayor probabilidad de encontrar un testigo incorrecto
N° de testigos Mayor probabilidad de debilitar la estructura
N° de testigos mín = 6

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Cantidad mínima de testigos de hormigón
• Método ASTM E 178-80
Valor crítico
Factor estadístico
Valor crítico < Factor estadístico
• Método Rousseuw y Leroy
Ordenar los testigos
= , − ,
= , − ,
Factor de escala
Se debe
descartar el
testigo dudoso
Factor estadístico
Se debe
descartar el
testigo dudoso

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Procedimiento para determinar la resistencia mediante ensayos destructivos
1. Elaborar un plan de trabajo.
2. Extraer, ensayas y determinar la resistencia de los testigos.
3. Convertir la resistencia de los testigos en resistencia in situ.
4. Verificar si existe un valor dudoso.
5. Calcular el valor medio y el desvío de la muestra.
6. Calcular la resistencia específica equivalente del hormigón de acuerdo
al ACI 562-16.
Resistencia del hormigón en base a ensayos no destructivos
Grandes
volúmenes de
hormigón
1. Elaborar plan de muestreo
2. Seleccionar los lugares de ensayo. Mínimo de 6 a 9 lugares.
3. Realizar el ensayo no destructivo.
4. Extraer uno o dos testigos de cada lugar.
5. Estimar la resistencia a compresión del hormigón

19
RESISTENCIA DE LAS BARRAS DE ACERO
La tensión de fluencia equivalente es una estimación
de un fractil del 10% con un intervalo de confianza
del 90% de la distribución de la resistencia estática del
acero.
Intervalos de Lawless
Información disponible Estimación en función del año de la obra

20
Fib Bulletin 80

21
 Alcance
 Procedimiento
Estados límites EN
1990:2002
MFPA o MVD
Nuevo Estado límite
Evaluar la estructura
existente
Evaluar la
reparación
Índice de
confiabilidad objetivo
Criterio económico
Criterio de seguridad
humada

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I. Determinación del índice de confiabilidad objetivo
¿Por qué es necesario
definir un nuevo β?
1. Costos de reparación son mayores a los costos de construcción.
2. Vida residual ≤ Vida útil de diseño.
3. Disponibilidad de información.
a. Criterio económico
b. Criterio de seguridad humada • Riesgo individual • Riesgo grupal

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II. Métodos de evaluación
Resistencia característica
• Factor parcial de la resistencia del material
• Factor parcial de la incertidumbre de la modelación y de la
geometría
• Factor parcial de las cargas permanentes
• Factor parcial de la incertidumbre de la modelación del
efecto de las cargas

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a. MÉTODO DEL VALOR DE DISEÑO
• Incorpora la distribución actual de las
resistencias y cargas
• Índice de confiabilidad objetivo
• •
• Desestabilizantes Estabilizantes
•

25
b. MÉTODO DEL FACTOR PARCIAL AJUSTADO
• Factor de ajuste de la resistencia del material
Información estadística
de los materiales no están
disponible.
• Factor de ajuste de las cargas permanentes
Información estadística
de las cargas no están
disponible.

26
COMPARACIÓN ENTRE EL ACI 562-16 Y EL BULLETIN 80

27
ACI 562-16 Bulletin 80
I. Marco de aplicación
relevamiento
Inspección de la
reparación
• Requerimiento mínimos estructurales y de
seguridad
• Pautas
• Normas
• Recomendaciones
Modelo de
decisión
Estructura
Reparación
ACI 562-16 es un código independiente, y
no requiere de reglamentos específicos.
EUROCÓDIGO
EN 1990:2002
II. Alcance
• Elementos estructurales comunes.
• No deben presentar condiciones
de deterioro severos
• Todo tipo de elementos estructurales.
• Con/sin deterioro.
Métodos de análisis
estadísticos

28
III. Determinación de la
resistencia in situ
Hormigón Acero Hormigón y acero

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a. Índices de confiabilidad
Índice de confiabilidad
objetivo del ACI 318
• Periodo de referencia.
• Costos de reparación.
• Información estadística de los
materiales y las cargas.
Tr = 50 años Acorde al proyecto
b. Solicitaciones Depende de la Cat. De
rehabilitación.
Determinación de las
cargas. Define los
parámetros de los
efectos de las cargas.

30
c. Resistencia
d. Coeficientes de minoración
de resistencia
Incertidumbre de las resistencia
de los materiales
Incertidumbre de la resistencia
de los materiales
Mejor aprovechamiento de la
resistencia del material
Las 3 fuentes de incertidumbre
e. Coeficientes de mayoración
de cargas
Incertidumbre de las resistencia
de los materiales
Incertidumbre de la
modelación de la resistencia
Incertidumbre de las cargas
Incertidumbre de la
modelación de las cargas y del
efecto de las cargas

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EJERCICIO PRÁCTICO

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Sin signos de
deterioro
severo
Uso estructural
correcto
Condición de deterioro sin aumento
de capacidad
Verifica

33
CONCLUSIONES

34
 El alcance del ACI 562-16 es mayor que el Bulletin 80
 La determinación de la resistencia in situ del ACI 562-16 tiene mayor precisión que el Bulletin 80
 Es recomendable aplicar el ACI 562-16 en proyectos donde se cuenta únicamente con la resistencia de los
materiales
 El ACI 562-16 presenta mayor versatilidad que el Bulletin 80
Conclusiones extraídas de la comparación
Reglamento para el análisis
de las estructuras existentes

35
MUCHAS GRACIAS!!

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