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CURSO DE PATOLOGIA DE ESTRUCTURAS BLOQUE I: CAUSAS DE FALLO EN ESTRUCTURAS

ERRORES EN FASE DE PROYECTO

VICTOR SEGARRA LAGUARDA Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos PRODEIN 963 956 500 – [email protected]

CAUSAS DE FALLO EN ESTRUCTURAS ERRORES EN FASE DE PROYECTO

INDICE 01 EVALUACION DE LAS ACCIONES 01_EVALUACION 02_USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO 03_ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO 04_DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES 05_DETALLES CONSTRUCTIVOS 06_ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO




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EVALUACION DE LAS ACCIONES ESTIMACIÓN CORRECTA DE CARGAS GRAVITATORIAS • Es frecuente que se infravaloren las cargas muertas de los forjados • Hay que considerar los espesores reales de las capas de arena, mortero, solados, etc. • Un error de 5 cm de espesor equivale a 100 kg/cm2, el 50% de la SCU • Cubiertas: C bi t h hormigón i ó para fformación ió d de pendientes, di t capas d de grava en cubiertas invertidas, maquinaria e instalaciones


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EVALUACION DE LAS ACCIONES • Omisión de cargas lineales en extremos de voladizo, apoyos de escaleras, cerramientos y fachadas… • Normalmente no es causa directa de fallo estructural, pero supone una Reducción del coeficiente de seguridad de la estructura

Losa punzonada con varias capas de pavimento

Colapso p cubierta de p parking, g, Subestimación de cargas muertas.


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EVALUACION DE LAS ACCIONES INFLUENCIA DEL PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO • Cimbrado plantas consecutivas: en edificación con luces y sobrecargas habituales no suele ser condicionante • Cuando aumentan las luces o las cargas de cálculo cálculo, el peso propio de un forjado puede ser superior a la suma cm+scu (Una losa de 40cm pesa 1000 kg/m2 >> cm+scu)


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EVALUACION DE LAS ACCIONES INFLUENCIA DEL PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO • Cuando el peso del forjado es una fracción importante de la carga total, hay que tomar precauciones en el cálculo • Un fallo de este tipo en fase constructiva puede ocasionar el colapso progresivo de la estructura


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EVALUACION DE LAS ACCIONES COLAPSO PROGRESIVO • Skyline Plaza, Virginia (1973) • Edificio de hormigón armado, 26 plantas. • Colapso durante el hormigonado de la fase 2 del forjado 24


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EVALUACION DE LAS ACCIONES COLAPSO PROGRESIVO • Fallo F ll de d proyecto t (evaluación ( l ió d de cargas, proceso constructivo), t ti ) aunque se produzca durante la ejecución. • Edificio de hormigón armado, de 26 plantas. • Colapso durante el hormigonado del forjado 24


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EVALUACION DE LAS ACCIONES ACCION DEL VIENTO • Edificio Presidente V, Puebla de Farnals (Valencia) • Situación expuesta, en 1ª línea de playa


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EVALUACION DE LAS ACCIONES Edificio Presidente V • 20 forjados, estructura muy esbelta


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EVALUACION DE LAS ACCIONES Edificio Presidente V • Cálculo sin considerar las acciones de viento. • Estructura de vigas planas (canto 23cm) y pilares de HA, sin núcleo rígido frente a esfuerzos horizontales • En días de viento, en las planta altas se notaba el balanceo


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EVALUACION DE LAS ACCIONES Edificio Presidente V • Sin cálculo de viento. • Estructura de vigas y pilares de hormigón armado, sin núcleo rígido frente a esfuerzos horizontales • En días de viento, en las planta altas se notaba el balanceo


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EVALUACION DE LAS ACCIONES CALCULO DE MUROS DE CONTENCIÓN / PANTALLAS H.A. • Muchos Informes Geotécnicos estiman los parámetros con tablas, bibliografía, etc. • Incluso cuando se hacen ensayos, ensayos los valores de la cohesión suele tener bastante dispersión • Para al evaluación del Empuje del terreno, hay que adoptar los parámetros del terreno (γ, φ’, c’) con prudencia, en especial la cohesión CTE SE Cimientos: CTE-SE-Cimientos:


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EVALUACION DE LAS ACCIONES • Muro pantalla con anclajes provisionales (ALZIRA, 2006 ) • Fallo de los anclajes por una estimación demasiado “optimista” de los parámetros del terreno


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EVALUACION DE LAS ACCIONES ETCETERA CASOS VARIOS SIFONAMIENTO CAUSAS DE FALLO EN ESTRUCTURAS, ESTRUCTURAS ETC




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USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO • La utilización incorrecta de programas informáticos de cálculo de estructuras t t va presentando t d una patología t l í específica. ífi • El ordenador sólo es una herramienta creada para que técnicos que saben calcular, calculen más rápido y con menor esfuerzo. • No sirve como sustituto del conocimiento, por tanto no permite calcular a los que no saben hacerlo. • Con el uso de p programas g es muy y fácil q que p pasen desapercibidos p errores en las hipótesis de cálculo, en las cargas, vinculaciones, modelización, etc. • Imprescindible p verificar y comprobar p los resultados del p programa g (cálculo manual, nº gordo…) • Hay que ser capaz de estimar de forma independiente la magnitud de los esfuerzos, la forma de la deformada y las leyes de esfuerzos


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USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO • Edificio en Villarreal • Forjado reticular de 30+5cm • Carga permanente, 580 kg/m2 -- Sobrecarga, 500 kg/m2 • Zona con vigas de canto 60-80cm 60 80cm, luces de 13m • Zona sin vigas, paño de 13x15m

Planta baja


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USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO • Edificio en Villarreal • Forjado reticular de 30+5cm • Carga permanente, 580 kg/m2 -- Sobrecarga, 500 kg/m2 • Zona con vigas de canto 60-80cm 60 80cm, luces de 13m • Zona sin vigas, paño de 13x15m

Forjado 3


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USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO


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USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO • Mención especial merecen los programas “TODO EN UNO”, que de forma automática : • Calculan esfuerzos • Dimensionan secciones y armados • Dibujan planos y despieces. • Riesgo: calcular una estructura parece que se reduce a dibujarla y “darle al botón” • El catálogo de barbaridades estructurales es muy amplio


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USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO OBSESIÓN CON LA OPTIMIZACIÓN DE ARMADURAS: • Ajuste muy preciso a la ley de flectores, empleando barras de muchos diámetros y longitudes diferentes • Economía sólo teórica teórica, pues el coste de ejecución aumenta aumenta, así como la dificultad del control y el riesgo de errores.


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USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO OBSESIÓN CON LA OPTIMIZACIÓN DE ARMADURAS:


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USO DE PROGRAMAS DE CÁLCULO OBSESIÓN CON LA OPTIMIZACIÓN DE ARMADURAS:




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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO AMPLIACION PREEMBARQUE EN AEROPUERTO • Estructura en ménsula de 9.00m de voladizo sin compensar. • Losas de 30cm, vigas canto variable, de 50 a150cm. • 3 Soportes alineados. alineados Pilar central de φ 160cm

Planta

Sección


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO AMPLIACION PREEMBARQUE EN AEROPUERTO • ELU EQUILIBRIO (EHE-08)


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO AMPLIACION PREEMBARQUE EN AEROPUERTO • Apoyo sobre estructura preexistente • Reacciones de 150 a 200t


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO AMPLIACION PREEMBARQUE EN AEROPUERTO • Estructura preexistente: pórtico de un vano

Planta


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO AMPLIACION PREEMBARQUE EN AEROPUERTO • Flectores adicionales en pilares existentes de 40mt y 90mt, para los que no están preparados.


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO SOLUCIÓN FINAL EN PREEMBARQUES EJECUTADOS • Pilar Pil en extremo t d de lla ménsula é l + 2 pilares il apeados d en pl. l 1 •Refuerzo metálico en ménsulas y viga de canto para el apeo


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO SOLUCIÓN FINAL EN EL RESTO DE PREEMBARQUES


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO MUROS DE CONTENCION Y MUROS-PANTALLA • Habitualmente los muros se calculan suponiéndolos apoyados en los forjados, que transmiten la carga al muro opuesto, trabajando como un diafragma diafragma. • Hay casos en que dicha hipótesis no se cumple, y hay que tenerlo en cuenta en el cálculo. FORJADOS SIN CONTINUIDAD


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO MUROS DE CONTENCION Y MUROS-PANTALLA EMPUJES SIN COMPENSAR Edificios a media ladera, en desmontes


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO MUROS DE CONTENCION Y MUROS-PANTALLA EMPUJES SIN COMPENSAR

R1

R1

R2

R2

R3

R3


03

ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO MUROS DE CONTENCION Y MUROS-PANTALLA PANTALLAS SIN ARRIOSTRAMIENTO EN FASE DEFINITIVA


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO MUROS DE CONTENCION Y MUROS-PANTALLA PANTALLAS SIN ARRIOSTRAMIENTO EN FASE DEFINITIVA

SECCIÓN

PLANTA


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO MUROS DE CONTENCION Y MUROS-PANTALLA TRACCIONES PARALELAS AL MURO Muros de contención de trazado poligonal

R1

R1H

R2

R2H


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO MUROS DE CONTENCION Y MUROS-PANTALLA TRACCIONES PARALELAS AL MURO


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO PUNZONAMIENTO EN FORJADOS DE CANTO REDUCIDO • Forjado: losa canto 22cm. Luces 7.50 a 8.00m • Planta de parking. Cargas:

cm: 0 kg/m2 scu:400 kg/m2


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO PUNZONAMIENTO EN FORJADOS DE CANTO REDUCIDO • Todos los pilares son iguales, 60x25 • Las luces y las cargas por pilar son similares • Distribución de refuerzos aparentemente caprichosa


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO PUNZONAMIENTO EN FORJADOS DE CANTO REDUCIDO • El punzonamiento se produce con una rotura FRÁGIL • Muy peligroso porque el forjado COLAPSA


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO PUNZONAMIENTO EN FORJADOS DE CANTO REDUCIDO • El punzonamiento se produce con una rotura FRÁGIL • Muy peligroso porque el forjado COLAPSA


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ERRORES DE MODELIZACION Y CALCULO


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES CARGA CONCENTRADA SOBRE MACIZO


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • Error de Modelización: se subestima el axil sobre el pilar central • Error en el dimensionamiento del estribado.


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES UNION FORJADO HORMIGÓN CON PILARES METALICOS • Forjado reticular de canto 40/45cm. Luces 8.00-9.50m. • Sobrecargas 500kg/m2 • Pilares HEM-400/HEM-360, Crucetas HEB-240/260


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • SOLUCIÓN DE PROYECTO


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • La solución habitual es emplear perfiles UPN • Cuando la carga es elevada o el canto reducido se puede utilizar perfiles HEB o incluso perfiles armados


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • Crucetas HEB-240/260, soldadas al pilar por las alas • La transmisión del cortante se produce por flexión transversal de las alas


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • De los 4 perfiles, tan solo 2 se sueldan al pilar 2 3

1 4

L


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • Los pilares se interrumpen en el forjado y se unen mediante 2 chapas verticales (B) en prolongación de las alas alas, sin continuidad del alma • Las dos chapas B carecen de Inercia en la dirección del eje fuerte de los pilares HEM


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES HOTEL HYATT REGENCY (Kansas City) • En 1981 se produjo el accidente más grave de EEUU causado por un fallo estructural, al desplomarse dos pasarelas colgadas durante una fiesta, con un balance de 114 muertos y más de 200 heridos.


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES HOTEL HYATT REGENCY (Kansas City) • Informe oficial del National Bureau of Standards (NBS), 1982


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • Construido en 1981. Accidente en julio de 1981. • Torre de 40 plantas, plantas edificio anexo y Atrio Atrio, con tres pasarelas de conexión (2+1) colgadas del techo. •


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • Apoyos en los forjados extremos • 3 apoyos intermedios con tirantes • Vigas transversales: equivalente a 2UPN220 en cajón soldados • Tirantes φ30mm


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • Diseño original: Tirantes φ30mm anclados al centro de la viga cajón soldadaÆ Flexión local de alas/punzonamiento • Resistencia de la unión: 60% de la carga nominal

2P

P

P


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES

PROYECTO

ALTERNATIVAS


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DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE UNIONES • Modificación en fase de ejecución Æ se dobla la carga de punzonamiento reduciendo la seguridad punzonamiento, • Resistencia de la unión: 30% de la carga nominal

2P

2P

P


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VIDEO ENSAYO CON CARGA REAL




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DETALLES CONSTRUCTIVOS • Aproximadamente el 50% de los errores de proyecto son debidos a los detalles constructivos constructivos, generalmente por la ausencia de los mismos. • Muchas veces no son detalles específicos sino que son detalles habituales,, recogidos g en la Norma


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DETALLES CONSTRUCTIVOS • ANCLAJE DE ARMADURAS.

• Aparece en gran nº de elementos: cubiertas, escaleras, rampas, esquinas de muros muros, etc etc.


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DETALLES CONSTRUCTIVOS • ARMADURA DE SUSPENSIÓN

• Es una armadura adicional a la de cortante


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DETALLES CONSTRUCTIVOS • DISPOSICIONES DE ARMADO • Indicar la situación de solapes y anclajes, acotados. • Separación mínima armaduras (agrupación barras, varias capas de armado, etc) • Detalles de p patillas,, conexiones viga-pilar, g p , estribado. • MÉNSULAS CORTAS Æ Detalle perfectamente conocido, pero sigue siendo fuente de patologías.




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ESTADOS LIMITE DE SERVICIO • La patología más habitual en edificación es, con mucha diferencia, la deformación excesiva y la fisuración de forjados y losas. • Va en incremento por : • Generalización G li ió d de llas vigas i planas l • Aumento de las luces de cálculo • Incremento de sobrecargas de uso • Cada vez es más habitual que el ELS condicione el dimensionamiento de la estructura • Calcular C l l lla d deformada f d no es sencillo ill y evoluciona l i con ell titiempo: depende de la inercia fisurada, las propiedades reológicas del hormigón, de la fases de puesta en carga, etc.


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ESTADOS LIMITE DE SERVICIO ELS VIBRACIONES • Cada vez tiene mayor influencia en el dimensionamiento de forjados por el aumento de la flexibilidad de las estructuras • Casos habituales: • Estructuras ligeras y flexibles • Forjados de grandes luces • Usos U especiales: i l d deportivo, ti gimnasios, i i zonas comerciales, i l (Limitación de la frecuencia propia del forjado) • Maquinaria o instalaciones que inducen vibraciones


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ESTADOS LIMITE DE SERVICIO EJEMPLO • Estructura metálica de perfiles tubulares. • Instalaciones colgadas del forjado de cubierta • Maquinaria y conductos con vibraciones


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ESTADOS LIMITE DE SERVICIO EJEMPLO • Estructura metálica de perfiles tubulares. • Instalaciones colgadas del forjado de cubierta con subestructura • Maquinaria y conductos con vibraciones


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ESTADOS LIMITE DE SERVICIO EJEMPLO • Estructura metálica de perfiles tubulares. • Instalaciones colgadas del forjado de cubierta con subestructura • Maquinaria y conductos con vibraciones


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ESTADOS LIMITE DE SERVICIO ELS VIBRACIONES Video durante el funcionamiento normal de la fábrica

•AQUÍ VIDEO

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