Memoria técnica - Reforzamiento del centro de rehabilitación social Vinces

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MEMORIA TÉCNICA

EDIFICACIÓN CENTRO DE REHABILITACIÓN SOCIAL (CÁRCEL ANTIGUA) DEL CANTÓN VINCES

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ING. ENRIQUE PONCE SUÁREZ

GuayaREUquil, mayo de 2022

1. ANTECEDENTES Y ALCANCE

1. ANTECEDENTES        3
2. ALCANCE DEL ESTUDIO        5

1. NORMAS Y CÓDIGOS UTILIZADOS        5
2. MODELO MATEMÁTICO Y ANÁLISIS ESTRUCTURAL        6

1. CONDICIONES DE ANÁLISIS Y DISEÑO        6
2. RESISTENCIA DE LOS MATERIALES PARA EL ESTUDIO        11
3. CARGAS CONSIDERADAS        11

1. CARGAS GRAVITACIONALES        11
2. CARGAS SÍSMICAS        12

1. SISMO PARA EL NIVEL DE DESEMPEÑO “k”        12
2. SISMO PARA EL NIVEL DE DESEMPEÑO “f”        12

1. COMBINACIONES DE CARGAS        15

1. RESULTADOS DEL ANÁLISIS        15

1. MODOS Y PERIODOS DE VIBRACIÓN        15
2. DESPLAZAMIENTOS Y DERIVAS DE PISO        18
3. EFECTOS DE SEGUNDO ORDEN Y DERIVAS        18
4. EFECTOS DE SEGUNDO ORDEN Y ESTABILIDAD LATERAL        20

1. RESULTADOS DEL ANÁLISIS - DISEÑO        21

1. COLUMNAS COMPUESTAS        21
2. VIGAS COMPUESTAS        23
3. CONEXIÓN VIGA–COLUMNA        21

1. CRITERIO COLUMNA FUERTE–VIGA DÉBIL        21
2. DISEÑO DE LAS CONEXIONES        32

1. CHEQUEO DE LA ZONA DE PANEL        34
2. RESISTENCIA AL CORTANTE DE LAS VIGAS Y EN LA CONEXIÓN        38
3. RESISTENCIA A FLEXIÓN DE LAS VIGAS        39

1. REQUISITOS GENERALES        40

1. LOSAS COMPUESTAS        41

1. ANTECEDENTES Y ALCANCE

1. ANTECEDENTES

El GAD MUNICIPAL DE VINCES (GADMCV) desea rehabilitar la antigua cárcel municipal “Castillo de Vinces” ubicada en el malecón Eloy Alfaro y calle 24 de Mayo, con la finalidad de realizar un proyecto socio-cultural para beneficio de toda la población vinceña, razón por la cual se ha solicitado elaborar el diseño de reforzamiento estructural de la citada edificación situada en la ciudad de Vinces, provincia de Los Ríos.

En base a ello, se elaboró un Informe Técnico de Evaluación de la estructura existente de 88 años de antigüedad, en el que se señalaron, como CONCLUSIONES (sección 8.1), las siguientes:

• Existen incumplimientos de requisitos de la Norma actual de Construcción (NEC 2015) tales como separación de estribos de confinamientos, traslapes, ganchos, recubrimientos, etc. que afectan el comportamiento dúctil de la estructura.
• Existen problemas de oxidación por carbonatación en los elementos estructurales que afectan la capacidad de resistencia y rigidez de estos elementos y de la estructura en general.
• No es necesario el reforzamiento de la cimentación pues, de acuerdo a la nueva ocupación o uso, la descarga por metro cuadrado se mantiene en los niveles de la estructura existente. Por otra parte, tampoco se considera necesario un incremento del recubrimiento o sustitución de las varillas existentes pues el hormigón de cimentación por estar enterrado no ha sido sometido a un proceso de corrosión por carbonatación y, además, por estar cerca del río Vinces, no está sometido a una fuente externa de cloruros (sal, agua salobre, agua de mar o salpicaduras del mismo origen). Adicionalmente, las varillas inferiores de los plintos tienen el recubrimiento suficiente por no estar el plinto en contacto directo con el suelo.
• El edificio existente tiene derivas de piso ligeramente superiores a la deriva admisible de 2% especificada en la NEC-2015 lo que pueden ocurrir daños en elementos no estructurales ante sismos moderados y poco frecuentes que pueden presentarse durante la vida útil de la estructura.
• Muchas columnas son “débiles”, es decir, se está incumpliendo el criterio de columna fuerte – viga débil. Además de ello, tienen insuficiente capacidad de carga a Fuerza Axial y Momento Biaxial (los factores de capacidad son mayores a uno) y en muchos casos, el factor de magnificación que considera los efectos de segundo orden es superior al permisible por excesiva esbeltez ante carga gravitacional.
• Con relación a las vigas de luz corta o mediana, muchas de ellas tienen armadura longitud suficiente para flexión, pero insuficiente considerando el efecto de torsión producido por la irregularidad en planta de la edificación. En el caso de las vigas de luz larga (7 m.) el caso más acentuado pues la armadura existencia, de partida, es insuficiente a flexión. En cuanto a cortante, las secciones de las vigas existentes son insuficientes para absorber el esfuerzo combinado de los esfuerzos de corte y torsión. Adicionalmente, la separación de estribos es mayor a d/4, incumpliendo lo estipulado en la normativa NEC-SE-HM art. 4.2.8 (Estribos para confinamiento).
• Todos estos problemas, en conjunto, impiden el cumplimiento de los 3 requisitos de la filosofía de diseño planteada por la NEC: seguridad de vida (condición de resistencia), limitación de daños (deformaciones) y ductilidad (art. 4.4 del capítulo NEC-SE-DS). En consecuencia, debe realizarse un proceso de rehabilitación sísmica de la edificación de acuerdo a lo señalado en NEC-SE-RE Cap. 4. En la siguiente sección se realizan las recomendaciones relacionadas con dicho proceso.

De igual modo, con el fin de lograr la rehabilitación sísmica del Centro de Rehabilitación Social (Cárcel antigua) del Cantón Vinces, tomando en cuenta su nueva ocupación o uso, dentro de las recomendaciones generales, se plantearon como OBJETIVOS DE REHABILITACIÓN (NEC-SE-RE art. 4.5.3) los niveles de desempeño f y k de la Tabla 3 de NEC-SE-RE sección 4.5 -Objetivos de rehabilitación-, art.

1. -Niveles de desempeño- y de la Tabla 1 -Control de daño y niveles de desempeño para edificios- ibídem:[pic 4][pic 5][pic 6]

De igual modo, con el fin de solventar las deficiencias encontradas y lograr los objetivos planteados, se plantearon como ESTRATEGIAS DE REHABILITACIÓN (NEC-SE-RE sección 4.6), las siguientes:

• Rigidización global de la estructura, con el fin de disminuir la deriva a un valor menor al admisible

con la finalidad de cumplir el nivel de desempeño “f”.

• Reforzamiento global de la estructura, con la finalidad de cumplir el nivel de desempeño “k”.

Por tanto, con el fin de lograr la rigidización y reforzamiento global, planteados, se realizaron RECOMENDACIONES PARTICULARES que se exponen a continuación de manera resumida:

• La conversión de los elementos principales de hormigón armado existentes a elementos compuestos (acero – hormigón) con el fin de evitar el incremento excesivo de las dimensiones actuales (negativo desde el punto de vista arquitectónico por tratarse de una edificación patrimonial y desde el punto de vista estructural por posible afectación a la cimentación), generar ahorro de tiempo y evitar grandes dificultades constructivas, todo lo cual influye finalmente en un ahorro de costos.
• Reforzamiento mediante platinas metálicas adheridas a la cara inferior de la losa (utilizando epóxico ligante acero – concreto) y platinas metálicas exteriores en la dirección ortogonal, en aquellos paños de la losa de planta alta en los que la armadura esté oxidada y en los que se verifique el incumplimiento de la cantidad de armadura inferior estipulada en el análisis y/o del recubrimiento (2 cm.) señalado en la Norma ACI 318-14 art. 20.6.1 Tabla 20.6.1.3.1 (Recubrimiento especificado para elementos de concreto construidos en sitio no preesforzados). En cuanto a la armadura superior, se recomienda colocar refuerzo únicamente en el caso de que se detecte, luego de sacar las baldosas existentes, oxidación de las varillas de flexión.
• Demolición de la losa de planta alta comprendida entre los ejes A y B, y 3 y 5, y de la losa de terraza, por deterioro y consiguiente afectación a las condiciones de resistencia, deflexión y durabilidad; y su reemplazo por una losa compuesta (hormigón – Steel panel).

1. ALCANCE DEL ESTUDIO ESTRUCTURAL

El presente informe tiene como fin aplicar los objetivos y estrategias de rehabilitación planteados en las recomendaciones generales del Informe Técnico, así como las recomendaciones particulares allí señaladas, con el fin de realizar el diseño estructural del reforzamiento y rigidización global de la estructura de modo que ésta tenga, en los diferentes terremotos especificados por la NORMA 2015 para cada caso, la capacidad para resistir las fuerzas generadas, que las derivas de piso sean inferiores a las admisibles, y que la edificación pueda disipar la energía de deformación inelástica.

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