Metálica 18

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Construcción Metálica ISSN 1900-5385

Directora editorial Catalina Corrales Mendoza catalinacm.corrales@legis.com.co Coordinadora editorial Diana Sánchez Yaber coordinador.editorial@legis.com.co Periodistas Alejandro Villate César Orozco Charlene Leguizamón Claudia Camacho Gustavo Urrea Yolanda Franco Correctora de estilo Nohora Arrieta Fernández Diseño, diagramación y portada Yamile Robayo Villanueva Tráfico de materiales Fabián Andrés Ortiz García Fotografías ©2014 Shutterstock.com Fotografía portada Cortesía Dimitry Zawadzky Impresión Legis S.A. Licencia de Mingobierno 000948 - 85 Tarifa postal reducida No. 152

12 PROYECTO NACIONAL Vitral del Salón Elíptico del Capitolio Nacional Un reforzamiento estructural mediante cuelgues a través de tensores corrigió las deficiencias que presentaba el sistema de soporte del emblemático vitral. La retícula, pasarela perimetral y estructura de mantenimiento fueron modificadas para redistribuir las cargas y garantizar la seguridad de los ocupantes.

18 NORMATIVA La NSR-10 en el reforzamiento estructural de bienes patrimoniales El concepto de vulnerabilidad de edifiaciones existentes, como está determinado en la norma actual, desborda para edificaciones consideradas bienes patrimoniales. Esta propuesta de estudio invita a conjugar, desde lo cualitativo, forma, material y lugar para resolver intervenciones estructurales.

28 NORMATIVA Reforzamiento estructural: lo que dice la norma La NSR-10 establece los requerimientos mínimos que las edificaciones existentes deben cumplir para conservar su función y garantizar la seguridad de sus usuarios. Conozca con este artículo las tres etapas para diseñar y llevar a cabo un reforzamiento estructural.

Fundadores - Asesores Tito Livio Caldas Alberto Silva Miguel Enrique Caldas Presidente (E) Diego Barrero IPE-Información Profesional Especializada UN CONSTRUDATA Gerente Unidad de Información Profesional Especializada David De San Vicente Arango david.desanvicente@legis.com.co Gerente comercial Regionales, Bogotá, Cali, Bucaramanga, Central y Eje Cafeterores Tomás Enrique Cárdenas tomas.cardenas@legis.com.co Gerente comercial Medellín y Costa Caribe David Barros david.barros@legis.com.co Director de Mercadeo, Circulación y Suscripciones Óscar Ricardo Becerra H. oscar.becerra@legis.com.co Jefe de ventas Software David Barros david.barros@legis.com.co Director de Operaciones e Investigación Cristian Chacón Lara cristian.chacon@legis.com.co Ventas de publicidad y software Barranquilla y Costa Caribe (5) 349 1122 - 349 1345 Bogotá (1) 425 5255 ext. 1544 / 1571 / 1618 / 1759 / 1760 Bucaramanga (7) 643 2028 Cali (2) 667 2600 Medellín (4) 361 3131 Suscripciones Línea nacional gratuita 018000 510 8888 / Línea local (1) 425 5201 E-mail: suscripciones@publicacioneslegis.com Código postal 111071 Las opiniones expresadas por los autores de cada artículo individual no reflejan necesariamente las de Legis S.A. Legis S.A. se reserva los derechos de autor sobre el material de la presente edición, que no puede reproducirse por medio alguno sin previa autorización escrita.

La información técnica de productos fue suministrada directamente por cada fabricante y Legis S.A. no asume ninguna responsabilidad, implícita o explícita, sobre la utilización que de ella se haga, así 8 como tampoco por el contenido, la forma o el fondo de los avisos publicitarios, incluido el uso de fotografías, marcas y/o patentes.

LINKS Reforzamiento estructural Los sitios web que Construcción Metálica presenta recopilan información, documentos, herramientas virtuales de formación, manuales de diseño, entre otros recursos, para consulta por parte de los profesionales interesados en rehabilitar edificaciones.

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MATERIALES FRP y su aplicación en el refuerzo de estructuras Los polímeros reforzados con fibras se utilizan en el reforzamiento de estructuras patrimoniales desde hace más de treinta años. Usando metodologías de fácil aplicación, se destacan de los métodos tradicionales por sus buenos rendimientos y costos asequibles. Guía de diseño.

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MATERIALES Fibras de acero para reforzar concreto Su adición al concreto ha demostrado mejorar el desempeño mecánico y la capacidad portante.

Su rápida aplicación y el hecho de evitar, en algunos casos, el uso de mallas o varillas, hace de estas fibras un refuerzo de alta calidad a bajo costo.

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Contenido

32 ZOOM IN Teatro Jorge Eliécer Gaitán Como parte de la política de reforzamiento estructural de los escenarios culturales, impulsada por la Alcaldía Mayor de Bogotá, este centro cultural fue sometido a obras de restauración y reforzamiento para garantizar su conservación y, al mismo tiempo, la seguridad del público que asiste a su sala.

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DÚO: EL PROYECTO Y EL MATERIAL Pórticos arriostrados

INTERNACIONAL Escuela Primaria de Owase en Japón

Contar con la capacidad de resistencia de carga axial y el detalle de todas las piezas es imprescindible para el diseño de este tipo de sistemas. Guía de aplicación.

Además de ser un edificio emblemático, fundado en 1876 durante la dinastía Meiji, sirve como refugio durante cualquier tipo de catástrofe. Tras el fuerte sismo que sacudió Japón en marzo del 2011, requirió un reforzamiento estructural en acero y madera hinoki.

PARA LEER

46 GALERÍA GRÁFICA

Selección de obras nacionales que se destacan por el manejo de sus estructuras y componentes metálicos.

Literatura técnica de gran interés y breves reseñas sobre libros que dan cuenta de la construcción metálica y sus componentes.

NOTICIAS

INNOVACIÓN Tecnología BIM para cálculo y diseño de estructuras Presupuestos, cronogramas, coordinación de equipos y personal, entre otras actividades, se integran a través de un modelo virtual. El uso de este sistema optimiza los recursos y emite alertas tempranas ante posibles dificultades en la ejecución de obras.

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Actividades de gran importancia para el sector y para quienes están interesados en la industria del acero.

Además, agenda de eventos nacionales e internacionales.

LEGADO Matadero Municipal, ahora alimenta la mente Con más de 80 años de historia, este ícono de la capital volvió a la vida en forma de biblioteca y centro cultural.

Su restauración y adecuación, lideradas por la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, logró poner fin a años de olvido y deterioro.

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90 PROYECTO NACIONAL Puente Paso del Colegio Daños estructurales amenazaban la estructura más importante en la comunicación con el occidente del Huila y el nororiente del Cauca. Para evitar su colapso se reemplazó la cimentación del apoyo derecho, corrigió la condición de los cables e implementaron refuerzos en las vigas de rigidez.

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FICHAS TÉCNICAS

Descripción amplia y detallada de productos y sistemas metálicos para la construcción.

92

Nos interesan sus comentarios. Escríbanos a: catalinacm.corrales@legis.com.co

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Fotos: cortesía Arq. Néstor Vargas

proyecto nacional

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proyecto nacional

Vitral del

Salón Elíptico

del Capitolio Nacional Un reforzamiento estructural mediante cuelgues a través de tensores corrigió las deficiencias que presentaba el sistema de soporte del emblemático vitral Alegoría a la libertad. La retícula, pasarela perimetral y estructura de mantenimiento fueron modificadas para redistribuir las cargas y garantizar la seguridad de los ocupantes.

E

l 20 de julio de 1847 se dio inicio a la construcción del Capitolio Nacional, un proyecto impulsado por el presidente, General Tomás Cipriano de Mosquera, con el ánimo de reunir la administración del Estado en un solo lugar. Tras varios inconvenientes y algunas modificaciones a los diseños originales del danés Thomas Reed, en 1914 el equipo de arquitectos conformado por Gaston Lelarge, Alberto Manrique Martín y Mariano Santamaría lideró la última etapa de su edificación.

Bajo esta nueva dirección, Lelarge propuso decorar los techos de los salones de

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la Cámara, el Senado y el Congreso con tres vitrales que garantizaran brillo y luminosidad. Las piezas, encargadas al pintor francés Gustave Pierre Dagrant, debían ser enviadas desde su prestigioso taller en París hacia Bogotá; sin embargo, este pedido fue interrumpido por el estallido de la Primera Guerra Mundial.

El primer vitral, denominado Alegoría a la libertad y que decoraría el techo del Salón Elíptico, llegó a la capital del país solo hasta 1926, casi 10 años después de concluidas las obras; el segundo, en 1930, y del último no se conoce ni su diseño ni origen de fabricación.

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proyecto nacional

El vitral Alegoría a la libertad muestra a una mujer coronada de laureles con una antorcha en su mano izquierda y una rama de olivo en la derecha.

Estado previo a la intervención La cúpula del Salón Elíptico está conformada por un techo a dos aguas soportado por cuatro muros en mampostería de ladrillo. Las cuatro cerchas metálicas de la cubierta, que corresponden a la intervención de Lelarge, se apoyan en unas ménsulas de concreto adicionadas durante el reforzamiento estructural realizado en 1993.

En dicho reforzamiento también se agregaron nueve correas metálicas dobles a las nueve preexistentes, todas ellas apoyadas sobre las cerchas. Las correas recibían una estructura de durmientes de madera –reemplazadas en la última intervención–, que sostenía láminas Madecor impermeabilizadas cubiertas por tejas metálicas planas.

Sobre la parte central de la cubierta descansaba una marquesina en vidrio que permitía la entrada de aire y luz natural para iluminar el vitral. Esta, que se levanta 20 cm de la estructura base, contaba con una malla metálica para evitar el acceso de palomas y roedores. Lastimosamente, la falta de mantenimiento redundó en el desprendimiento de la pintura, la oxidación de las partes y el desplazamiento de la malla, comprometiendo su correcto funcionamiento.

La estructura metálica del vitral estaba conformada por una retícula invertida en perfi-

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les T, armada en dos direcciones. Esta se apoyaba perimetralmente sobre un anillo en perfil tipo riel que transmitía las cargas al perímetro a través de puntales –los cuales descansaban sobre los muros de mampostería de la estructura principal de la edificación–; y estaba soportada por tensores en alambre en cuatro puntos, con el propósito de disminuir las deformaciones.

Este sistema, cuya estabilidad estructural estaba en riesgo, incluía también riostras en perfil I –que formaban dos octágo-

nos–, tensores en varilla para sostener la marquesina, instalaciones obsoletas y amarres inadecuados.

Finalmente, a la estructura de mantenimiento del vitral compuesta por una pasarela perimetral y dos puentes metálicos que se apoyaban cerca del anillo del vitral, se le agregaron cerchas metálicas perimetrales hasta al riel principal durante la intervención de 1993. Esta adición sobrecargó la estructura de soporte y puso en peligro la integridad del vitral.

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proyecto nacional

Diagnóstico El incremento de esfuerzos que sufría la estructura, evidenciado en las deformaciones presentes en el soporte del vitral, hizo necesario modificar el sistema de soporte y mantenimiento. Para ello, los arquitectos e ingenieros encargados de esta intervención propusieron un reforzamiento mediante cuelgues a través de tensores.

El equipo ejecutor, tras analizar la estructura original y las modificaciones realizadas en 1993, decidió encaminar las obras a garantizar el funcionamiento estructural del vitral y su entorno, así como a mejorar las condiciones de mantenimiento y accesibilidad. Las intervenciones se diseñaron para ser mínimas y satisfacer las medidas de seguridad exigidas por la NSR-98.

La obra Si bien la intervención se hizo por secciones, de acuerdo con las deficiencias y necesidades de cada zona, desmontar el vitral y proteger la retícula fue el punto de partida.

Linterna del vitral El armazón que rodea el anillo del vitral y dirige la luz hacia él sufría deformaciones que ponían en riesgo el entablado de ma-

Construcción Metálica 18

dera de la cubierta y la pieza de vidrio. Para su corrección fue necesario, primero, desmontar el cemento que recubría la malla con vena; segundo, agregar perfiles en U como soporte de los tensores y ángulos metálicos (de 90 x 60 mm), en la parte superior de las pantallas, en los tramos oriente-occidente; y tercero, desmontar la varilla que sostiene la estructura de la linterna y cambiarla por un perfil metálico en C (de 160 x 60 mm), en los costados norte y sur.

en varilla de media pulgada, organizados geométricamente para garantizar la horizontalidad del vitral y un mejor comportamiento de cargas.

Una vez estabilizada la estructura, se recubrió con una malla plástica de 3 mm de espesor sobre una retícula de 1" x 1", ajustada a las varillas con un amarre plástico.

De esta forma, la pasarela inferior quedó libre para el mantenimiento del vitral, afectando, además, muy poco la reflexión de la luz. Por último, y sobre la malla plástica, se aplicaron tres capas de tela de yeso tipo vendaje –también ajustadas con amarres plásticos–, y otra de pintura acrílica blanca, que facilita su limpieza.

Por otra parte, se agregaron los tornillos y platinas faltantes a causa del bajo mantenimiento, y se instalaron hilos de referencia para ajustar progresivamente cada uno de los ocho nuevos tensores, hasta obtener el nivel sobre cada perfil de la retícula. Con lo anterior se logró disminuir en 0,98 mm los índices de sobreesfuerzo para los elementos estructurales, valor por debajo del máximo de deflexión permitida.

Estructura del vitral Para nivelar y reforzar la retícula soporte del vitral se usó una estructura metálica descolgada desde cubierta conformada por soportes HEA 120 y ocho tensores

Una vez instalados y soldados todos estos tensores a las dos vigas IPE 20 y a los extremos del vitral, se desmontaron los 16 preexistentes, que sostenían la retícula de manera desordenada y sobrecargaban el “esqueleto” del vitral.

Posteriormente se limpió la parrilla removiendo todos los elementos adheridos a la superficie, como salpicaduras de soldadura y cemento, y se aplicaron dos capas de pintura anticorrosiva y otras dos de esmalte, para garantizar su durabilidad.

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proyecto nacional

RESTAURACIÓN DEL VITRAL Durante las obras de reforzamiento del sistema de soporte del vitral, las 45 piezas que componen Alegoría a la libertad fueron desmontadas para iniciar un proceso de restauración. En primer lugar, se realizó una limpieza en húmedo con agua y jabón neutro de todas las secciones del vidrio y las cañuelas, proceso que incluyó la remoción de material biológico.

Plataforma perimetral El entablado que rodeaba la linterna del vitral sobrecargaba el sistema, por lo que se reemplazó por una estructura circular en malla metálica expandida, descolgada de la cubierta mediante tensores en perfil tubular. Con este cambio se permitió la libre circulación y se facilitaron las labores de mantenimiento en la zona alrededor de la pieza de vidrio.

La plataforma circular está conformada por soportes HEA 120 que sostienen parales descolgados en tubos estructurales de 50 x 50 x 3 mm, rematando en gualderas curvas en tubos de 200 x 70 x 4 mm, distanciadores y ángulos de 2” x 2” x 3/16”. Fue necesaria, además, la instalación de perfiles transversales de soporte cada 50 cm para evitar pandeos excesivos.

Los accesos están dados por dos puentes ortogonales en malla metálica expandida (costados oriental y occidental), apoyados en los muros estructurales y soportados en el extremo opuesto por la cubierta.

Estructura de mantenimiento Fue reemplazada por cuatro carros móviles, los cuales se apoyaban, por un lado, en dos perfiles con tensores sujetos a las correas de la cubierta, y, por el otro, en los muros diagonales esquineros de la cúpula.

Su instalación exigió el desmonte de las

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piezas de madera de la anterior plataforma, del sistema de cerchas metálicas y barandas de la pasarela perimetral, y de los puentes de acceso al vitral, trabajos realizados por etapas para minimizar el impacto sobre la bóveda.

La estructura móvil actual está conformada por un perfil IPE 270 que funciona como un riel. En él se deslizan unas parrillas compuestas por vigas laterales en perfil canal de 10” x 15,30”, arriostradas mediante un conjunto de ángulos. Así, cuando los carros están en uso se desplazan por las cerchas hasta alcanzar la mitad del vitral desde los cuatro costados. Al terminar las labores de mantenimiento, estos regresan a su posición inicial, para permitir el flujo de luz y evitar la generación de sombras.

Después, y sobre una superficie horizontal, se corrigieron las deformaciones de cada panel.

Los vidrios con fracturas fueron tratados con adhesivos epóxicos y solo en casos excepcionales se reemplazaron por otros elaborados bajo la misma técnica de los originales, conservando su color, textura y espesor.

Asimismo, se restituyeron las cañuelas en mal estado y reforzaron con soldadura en los puntos de cruce.

En cuanto a los alambres que sostienen las varillas de refuerzo secundario, cuyo objetivo es sostener el vitral y evitar la deformación por gravedad, fueron cambiados por otros de cobre con mayor resistencia. Para terminar se corrigió la posición de los perfiles desalineados.

FICHA TÉCNICA Nombre del proyecto Ubicación Cliente Arquitecto restaurador Ingeniero estructural Ingeniero calculista Área total Inversión Año

Restauración del vitral Alegoría a la libertad y adecuación del contexto inmediato Salón Elíptico del Capitolio Nacional, Bogotá Cámara de Representantes, Congreso de la República de Colombia Néstor Vargas Pedroza Luis Fernando Velasco Angulo (asesor) Néstor Barrero Ospina 510 m2 $ 276 120 407 2010 - 2011

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Fotos: ShutterStock

n ormativa

La NSR-10

en el reforzamiento de bienes patrimoniales Análisis, alcance y propuesta de intervención. Primera entrega.

Por Ing. Elizabeth Acero Matallana

El concepto de vulnerabilidad de edificaciones existentes, como está determinado en la norma sismorresistente actual, desborda para edificaciones consideradas bienes patrimoniales. Así pues, los análisis para determinar qué tan vulnerables son estos bienes no deberían ser solo cuantitativos. Esta propuesta de estudio invita a conjugar desde lo cualitativo, forma, material y lugar para resolver intervenciones estructurales.

E

l sismo del 31 de marzo de 1983 en Popayán le recordó a la ingeniería colombiana que el país se encuentra en una de las zonas sísmicamente más activas de la tierra.

Como consecuencia de ese evento, surgieron las primeras reglamentaciones al respecto (1984 y 1998).

Hoy, la NSR-10 es la norma que determina los criterios de diseño estructural para salvaguardar primordialmente las vidas humanas ante la ocurrencia de un sismo fuerte y, como resultado indirecto, proteger la propiedad. Los criterios son para edificaciones nuevas y para el reforzamiento de las existentes; dentro de estas últimas se encuentran las edificaciones patrimoniales o bienes de interés cultural (BIC).

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Caracterización de los BIC El concepto de propiedad fue traído por los conquistadores en 1492. A partir de allí, prácticamente se definieron las edificaciones que hoy comprenden el patrimonio cultural inmueble de Colombia. En general, un gran porcentaje de los BIC se desarrolló en cuatro siglos durante los pe-

riodos Colonial, Siglo XIX y Republicano, y corresponde a bienes en ciudades que se fundaron en la zona de las cordilleras, que históricamente ha mostrado mayor presencia de sismos. Este aspecto no resultó un impedimento para los colonizadores, quienes sí dieron importancia al clima de la zona, sin variaciones estacionales.

Las construcciones se realizaron con los saberes de hombres herederos de técnicas y sistemas constructivos producto de ocho siglos de establecimiento de la cultura musulmana, y tres de la cultura prehispánica –cuyo sistema (bahareque) es ampliamente reconocido por su excelente respuesta sísmica–.

PErIodos hIstórICos dE los BIEnEs dE IntErÉs CulturAl (BIC)

Precolombino

Colonial

Siglo XIX

Republicano

Periodo anterior a la llegada de los europeos a América *

Comienzos del siglo XVI a principios del siglo XIX *

Comienzos del siglo XIX a 1880 *

1880-1930 *

En cada lugar de América los europeos llegaron en un momento particular, a veces con treinta años de diferencia (entre la fundación de Santa María de la Antigua del Darién en 1510 y la de Bogotá en 1538 hay 28 años de diferencia, toda una generación); sería más preciso el término prehispánico. **

El tratamiento colonial de las provincias españolas de ultramar solo se da a partir del reinado de Carlos III. Así pues, colonial no es un término que describa bien los siglos XVI y XVII; sería más preciso arquitectura –o mueble– de periodo de la dominación española en América. **

En Cuba y en Puerto Rico, que siguieron siendo colonias españolas hasta 1898, se hizo una arquitectura muy similar a la que los países que se independizaron de España hicieron entre los comienzos del siglo XIX y 1930. **

Lo que en Colombia llamamos republicano sería colonial en Cuba; más adecuado sería la definición arquitectura moderna academicista. **

Contemporáneo

Movimiento Moderno

Transición

1970 en adelante *

1945- 1970 *

1930-1945 *

En 1945 no nació el Movimiento Moderno; se dio comienzo a la reconstrucción de Europa luego del fin de la II Guerra Mundial. Los arquitectos desarrollaron sistemas de diseño y construcción eficientes y rápidos en su ejecución, como el brutalismo inglés.

En Colombia las influencias más notables son la francesa (Le Corbusier, en especial); el hormigón a la vista; y la norteamericana blanca o con enchapes pétreos o cerámicos.

A ese periodo se le conoce en la historiografía como arquitectura internacional. **

La arquitectura practicada por Leopoldo Rother y sus colaboradores en el Ministerio de Obras Públicas y por Manuel de Vengoechea y otros arquitectos no es “de transición”, es plenamente moderna. **

Para estar en un mundo cada vez más globalizado, lo que siguió al Movimiento Moderno fue la decepción por el fracaso de la modernidad en el cumplimiento de sus promesas y la actitud relativista que se cobija bajo el nombre posmodernidad.

Hay que precisar a partir de cuál año puede fecharse este fenómeno en Colombia. **

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* Ministerio de Cultura. 2005. ** Comentarios del arquitecto Jaime Salcedo Salcedo(†) en conversación sobre los periodos históricos en Colombia. 2013.

dEfInICIón dE BIC Los Monumentos Nacionales y Bienes de Interés Cultural de Carácter Nacional son el conjunto de inmuebles, áreas de reserva natural, zonas arqueológicas, centros históricos, sectores urbanos y bienes muebles que, por sus valores de autenticidad, originalidad, estéticos, artísticos y técnicos, son representativos para la Nación, constituyéndose además en testimonio vivo de su historia y de su cultura.

Ministerio de Cultura. Ley 163 de 1959.

En Bogotá, el patrimonio cultural territorial lo componen los bienes inmuebles (…) que poseen un interés histórico, artístico, arquitectónico o urbanístico y aquellas manifestaciones reconocidas como fundamentales de la identidad territorial de Bogotá.

POT, artículo 148 del Decreto 364 de 2013.

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Vulnerabilidad sísmica de los BIC Establecer la vulnerabilidad sísmica de una edificación construida es el primer paso para definir cómo reforzarla, pues determinar una intervención sin un estudio cuidadoso la somete a consideración de hacer lo máximo por desconocimiento. Esto ocurre porque el concepto actual de calificación del índice de vulnerabilidad determinado en la NSR-10 desborda el resultado para este tipo de edificaciones, presentándose de una forma que equivale a superar en más de diez veces el índice reglamentado.

Entonces, evaluar y diagnosticar las estructuras usando parámetros que permitan establecer el estado de vulnerabilidad, determina y prioriza las intervenciones teniendo en cuenta los valores patrimoniales de los bienes de interés cultural sin dejar de lado su estabilidad.

clasificación de riesgo alto

Cauca

Valle del Cauca Boyacá Santander Norte de Santander Nariño Huila Caldas

Parámetros para análisis de estructuras

Lugar

Material

Forma

Historia sísmica, perfil del suelo, condiciones ambientales

Métodos analíticos: análisis elástio líneal -no línealplástico; análisis dinámico

Métodos cualitativos o paramétricos.

Métodos basados en equilibrio de fuerzas

intermedio

Bogotá

Cundinamarca Boyacá Antioquia Magdalena

El lugar Partiendo de la suposición de que la sismicidad futura de una región será idéntica a la del pasado, es posible concluir que la intensidad o magnitud de un sismo futuro o de diseño se puede determinar a partir de los valores registrados.

El sismo de diseño representa un movimiento sísmico poco frecuente de intensidad entre moderada y severa, y se entiende que puede ocurrir al menos una vez durante la vida de la estructura. Se define como el movimiento del terreno que tiene una probabilidad del 10 % de ser excedido en 50 años, es decir que tiene un periodo de retorno de 475 años. Este sismo es el que generalmente establecen los códigos de diseño para estructuras convencionales.

La vulnerabilidad frente a un sismo es una propiedad intrínseca de cada estructura y es independiente del emplazamiento: una estructura puede ser vulnerable pero no estar en un lugar con nivel alto de peligro sísmico.

clasificación de riesgo sísmico en el patrimonio colonial 37 %

33 % Intermedio

30 % Alto

Bajo

Clasificación por riesgo sísmico de inmuebles declarados patrimonio colonial.

Elaboración: Ing. Elizabeth Acero Matallana.

20

bajo

Bolívar

Cesar Magdalena Guaínia Atlántico San Andrés y Providencia

Clasificación por riesgo sísmico a nivel nacional de inmuebles declarados patrimonio colonial.

Cartagena, Bolívar, en riesgo sísmico bajo; Bogotá, en riesgo sísmico intermedio; y Popayán, Cauca, en riesgo sísmico alto, son los lugares que tienen mayor número de inmuebles declarados.

Elaboración: Ing. Elizabeth Acero Matallana

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La forma

El material

Vistos los materiales y su comportamiento de manera aislada, la forma y configuración de las estructuras históricas son prácticamente las únicas herramientas de diseño sísmico con que contaban los hombres de la época. Esto explica por qué los edificios antiguos han sobrevivido al transcurso del tiempo y a los sismos, pese a no contar con materiales que respondieran a esfuerzos de tensión o cortantes.

Las edificaciones construidas con algún sistema de tierra (adobe, tapia pisada, bahareque o la mezcla de estos) en la estructura muraría; y madera en entrepisos, estructuras de cubierta y como material confinante en vanos, constituyen aproximadamente el 70 % de los bienes declarados de interés cultural a nivel nacional. En Bogotá puede ser similar, considerando que el centro histórico posee un gran número de inmuebles que pertenecen al periodo Colonial.

Las estructuras murarías, cuya función aparte de conformar la espacialidad arquitectónica es de carácter estructural, trabajan a tensiones por debajo de su capacidad; la forma, por su parte, es la que realmente da la estabilidad, logrando que las fuerzas estructurales puedan acomodarse satisfactoriamente reduciendo el problema a un planteamiento geométrico. Así, el cálculo de las tensiones del material es secundario ya que las estructuras se rigen por la estabilidad que da la geometría.

La forma impone un uso y las funciones del espacio, determinando las áreas, los vanos, la interrelación de los espacios, las cargas o pesos de una edificación e incluso la manera como estas cargas se reparten. Por lo mismo, la forma no es un aspecto gratuito ni exclusivamente estético o simbólico, sino que constituye uno de los pilares de un método constructivo basado en el criterio de solidaridad estructural.

Así pues, los cambios de uso de las edificaciones son los que más inciden en el comportamiento sísmico de los bienes de interés cultural, pues pueden afectar las cargas de servicio dadas las intervenciones que afectan su geometría original o por la proximidad a construcciones nuevas cuya inherencia en cimentación o altura las perturba.

La forma no es un aspecto gratuito ni exclusivamente estético o simbólico, sino que constituye uno de los pilares de un método constructivo basado en el criterio de solidaridad estructural.

El porcentaje restante está distribuido entre las construcciones realizadas con piedra y ladrillo cocido y/o la mezcla de estos sistemas; solo ladrillo cocido en sistemas de aparejo que generaban un espesor de muros entre 30 y 40 cm, combinado con entrepisos de madera y estructuras de este mismo material para la cubierta (la cimentación se realizaba en piedra sobre el perímetro de la edificación); y en menor escala con cemento, concreto armado y ladrillos prensados.

Hilada par Hilada impar

Hilada par

Soga Grueso

Tizón

Hilada impar

Fuente: Vitrubio

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n ormativa

Métodos para análisis de BIC Los métodos para estudiar y analizar si la estructura de una edificación es vulnerable sísmicamente pueden ser cuantitativos o cualitativos. Estos métodos son complementarios, y para edificaciones patrimoniales se recomienda que se realicen conjunta y comparativamente, estudiando además la forma, el material y el lugar.

Método cuantitativo y la NSR-10 La teoría elástica es la base fundamental de las consideraciones y modelaciones

de las que parte este método para definir el comportamiento estructural de un edificio. En esencia, hoy se cuenta con un sólido cuerpo de la teoría de la elasticidad, y al tiempo se dispone de unos principios basados en el trabajo o energía. Estas teorías llevadas a modelos de cálculo matricial y elementos finitos hacen que el especialista se mueva en el terreno de los métodos de análisis de variables aleatorias y óptimas como último eslabón de una larga carrera de adelantos científicos. Este complejo de teorías, ba-

sadas en el comportamiento del material, rige actualmente los principios de diseño de las estructuras.

El sistema estructural que caracteriza las edificaciones coloniales y en general al sistema constructivo antes de la implementación de pórticos, (el cual representa más del 80 % de los inmuebles declarados BIC) es el sistema murarío que, traducido a términos actuales equivaldría a lo que la norma actual denomina Muros de mampostería no reforzada.

tabla a.3-1 sistema estructural de muros de carga (nota 1) Sistema de muros de carga Sistema de resistencia sísmica (fuerzas horizontales)

Zonas de amenaza sísmica Sistema de resistencia para cargas verticales

Valor R0 (Nota 2)

Valor Ω0 (Nota 4)

Alta

Intermedia

Baja

Uso permit.

Altura máx.

Uso permit.

Altura máx.

Uso permit.

Altura máx.

Muros ligeros de madera laminada

3.0

2.5

sí

6m

sí

9m

sí

12 m

a. Muros de concreto con capacidad especial de disipación de energía (DES)

el mismo

5.0

2.5

sí

50 m

sí

sin límite

sí

sin límite

b. Muros de concreto con capacidad moderada de disipación de energía (DMO)

el mismo

4.0

2.5

no se permite

sí

50 m

sí

sin límite

c. Muros de concreto con capacidad mínima de disipación de energía (DMI)

el mismo

2.5

2.5

no se permite

sí

50 m

d. Muros de mampostería reforzada de bloque de perforación vertical (DES) con todas las celdas rellenas

el mismo

3.5

2.5

sí

50 m

sí

sin límite

sí

sin límite

e. Muros de mampostería reforzada de bloque de perforación vertical (DMO)

el mismo

2.5

2.5

sí

30 m

sí

50 m

sí

sin límite

f. Muros de mampostería parcialmente reforzada de bloque de perforación vertical

el mismo

2.0

2.5

Grupo 1

2 pisos

sí

12 m

sí

18 m

g. Muros de mampostería confinada

el mismo

2.0

2.5

Grupo 1

2 pisos

Grupo 1

12 m

Grupo 1

18 m

h. Muros de mampostería de cavidad reforzada

el mismo

4.0

2.5

sí

45 m

sí

60 m

sí

sin límite

i. Muros de mampostería no reforzada (no tiene capacidad de disipación de energía)

el mismo

1.0

2.5

Grupo 1 (Nota 3)

2 pisos

1. Paneles de cortante de madera 2. Muros estructurales

no se permite

no se permite

no se permite

3. Pórticos con diagonales (las diagonales llevan fuerza vertical) a. Pórticos de acero estructural con diagonales concéntricas (DES)

el mismo

5.0

2.5

b. Pórticos con diagonales de concreto con capacidad moderada de disipación de energía (DMO)

el mismo

3.5

2.5

c. Pórticos de madera con diagonales

el mismo

2.0

2.5

sí

24 m

no se permite sí

12 m

sí

30 m

sí

sin límite

sí

30 m

sí

30 m

sí

15 m

sí

18 m

Notas: 1. El sistema de muros de carga es un sistema estructural que no dispone de un pórtico esencialmente completo, en el cual las cargas verticales son resistidas por los muros de carga y las fuerzas horizontales son resistidas por muros estructurales o pórticos con diagonales.

2. Para edificaciones clasificadas como irregulares el valor de R0 debe multiplicarse por фa . фp y фr para obtener R= фa фp фr R0 (Véase A.3.3.3.).

3. La mampostería no reforzada sólo se permite en las regiones de las zonas de amenaza sísmica baja donde Aa sea menor o igual a 0,05 cuando se trata de edificaciones del grupo de uso I, de uno o dos pisos.

4. El valor de Ω0 puede reducirse restándole 0,5 en estructuras con diafragma flexible, pero no debe ser menos de 2,0 para cualquier estructura.

22

Construcción Metálica 18

n ormativa

El concepto actual de calificación del índice de vulnerabilidad determinado en la NSR-10 desborda el resultado para este tipo de edificaciones, presentándose de una forma que equivale a superar en más de diez veces el índice reglamentado.

Se observa en el recuadro resaltado de la tabla A.3-1 de la NSR-10 que el sistema estructural de muros de carga no reforzada no se permite en las zonas de riesgo sísmico alto ni intermedio, y se permite en la zona de riesgo bajo, solo para el grupo de uso I y con una altura máxima de dos pisos. Según esto, la mayoría de las edificaciones patrimoniales no serían permitidas.

Estos muros, fundamentales para la resistencia y transmisión de las cargas impuestas a la edificación, son elaborados en tierra compactada, bien sea en tapia, adobe, bahareque o la combinación de las mismas; ladrillo y piedra (lo que se conoce como cal y canto), o simplemente muros de ladrillo cocido.

El comportamiento de este material se caracteriza por presentar una resistencia a la compresión muy superior –del orden de cinco veces– mayor a la de tensión y por mostrar un comportamiento de tipo frágil (por oposición al dúctil) ante solicitudes o

Construcción Metálica 18

requerimientos dinámicos como los de un sismo. Además, la resistencia al corte es muy pobre, dado que la adherencia entre elementos es menor al ser enfrentada al rozamiento y a las fuerzas sísmicas. Por estas razones, estos sistemas de mampostería suelen ser considerados frágiles, lo que limita su resistencia lateral a los esfuerzos admisibles dentro del rango elástico, es decir sin deformaciones permanentes.

No obstante, estudios recientes han demostrado que la mampostería no reforzada presenta una capacidad considerable de deformación después de las primeras fisuras y por lo tanto puede disipar cierta cantidad de energía, argumento que es necesario sustentar para ser involucrado en la normativa sismorresistente que le asigna una capacidad nula de disipación de energía.

De cualquier forma, la fragilidad del material en construcciones de alto riesgo sísmico e incluso intermedio obliga a cuidar la configuración estructural tratando de

dar ductilidad a la estructura, así como a buscar una mayor redundancia estructural.

Lo anterior no excluye que se conciba el sistema estructural original como uno de los valores del edificio; este es uno de los puntos más relevantes y limitantes de la norma ya que le niega a la edificación la posibilidad de existir.

Además de la ya expuesta, la principal objeción a los métodos elásticos o cuantitativos es el no reconocimiento del comportamiento no lineal de la mampostería propiciado por el agrietamiento ocurrido por su falta de resistencia a tensión. La no linealidad del comportamiento ante esfuerzos de compresión es menos relevante.

Los métodos cuantitativos que se posicionan en el rango inelástico (el cual, al parecer no es aplicable a edificaciones en tierra) pueden mostrar el inicio de modo de falla del edificio cuando llega a su límite elástico y se fisura, perdiendo continuidad.

23

n ormativa

Método cualitativo y la NSR-10 Los principales factores que son considerados dentro de la configuración de un edificio como la escala, la altura, el tamaño horizontal, la proporción, la simetría, la distribución y concentración, la densidad de la estructura en planta, las esquinas, la resistencia perimetral y la redundancia, dan lugar a la forma de una edificación. Estos son mayoritariamente incidentes en el comportamiento sísmico de estas edificaciones concebidas con una estructura cuyos muros realizan la tarea estructural.

De estos factores se encuentra que la densidad de la estructura en planta, definida como el área total de todos los elementos estructurales verticales (muros, contrafuertes, pies derechos, pilastras en ladrillo o piedra) dividida entre el área neta del piso, es un factor a favor de estas edificaciones dado el espesor característico, y para el caso de las casas, la cantidad de muros en los dos sentidos que conformaban los espacios. Asimismo, el concepto de esbeltez o relación entre altura de un muro y su espesor es asociado al buen comportamiento estructural de este tipo de edificaciones. En cuanto a la altura, difícilmente se supera los 15 metros, en todas las tipologías implementadas.

Al respecto se plantean dos métodos caulitativos de análisis estructural:

LA ARQUITECTURA Y LA ESTRUCTURA. LOS MÉTODOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL PARAMÉTRICOS MÉTODO TASSIOUS - VELASCO 1 2 3 4 5

Parámetro Año de construcción

0,05

5

2

Mantenimiento

0,03

3

3

Relación edificios adyacentes

0,03

3

6.1

4

Concepto estructural en planta

0,03

3

6.2

5

Fundaciones

0,1

10

6

Elementos verticales de carga 6.1 Continuidad en altura

0,02

2

6.2 Amarre sobre paredes

0,2

20

6.3 Paredes y sus aberturas

0,2

20

7

7

Entrepisos

0,1

10

8

8

Escaleras

0,04

4

9

Techos

0,2

20

TOTAL

1

100

9

Parámetro

Factor de ponderación

%

1

12

MÉTODO BENEDETTI - PETRINI Método de vulnerabilidad

1

Organización del sistema resistente

2

Calidad del sistema resistente

0,25

3

1

3

Resistencia convencional

1,5

18

2

4

Influencia de la cimentación

0,75

9

5

Elementos horizontales

1

12

6

Configuración en planta

0,5

6

7

Configuración en elevación

1

12

8

Separación máxima entre muros

0,25

3

9

Tipo de cubierta

1

12

10

Elementos no estructurales

11

Estado de conservación

0,25

3

1

12

8,5

100

3 4 5 6 7 8 9 10 11

Métodos cualitativos aplicables a centros históricos.

24

%

1

6.3

TOTAL

Factor de ponderación

Alcance de la NSR-10 en favor de los BIC El literal A.10.9.2.5 es la herramienta que contempla la norma actual para reforzar un bien de interés cultural sin agredirlo.

No obstante, el desconocimiento de esta alternativa es evidente, pues solo en lo que respecta a las solicitudes de intervención en el Instituto Distrital de Patrimonio Cultural, el parágrafo es usado en un porcentaje inferior al 1 % de los proyectos presentados.

“Cuando se trate de intervenciones estructurales de edificaciones declaradas por la autoridad competente como patrimonio histórico, de conservación arquitectónica o de interés cultural, donde existan restricciones severas para lograr un nivel de seguridad equivalente al que el Reglamento exigiría a una edificación nueva o al que se obtendría al utilizar lo prescrito en A.10.4.2.2 para movimientos sísmicos de seguridad limitada, excepto que se trate de edificaciones pertenecientes al grupo de uso IV o cubiertas por los literales (a), (b), o (c) del grupo de uso III, tal como los define A.2.5, se permitirá un nivel menor de seguridad sísmica siempre y cuando se justifique por parte del ingeniero diseñador y se acepte por parte del propietario, incluyendo dentro de los documentos que se presentan para solicitar la respectiva licencia de construcción, un memorial firmado en conjunto en el cual se incluyan las razones que motivan la reducción, el nivel de seguridad sísmica propuesto, y las medidas que se adoptarán para restringir el acceso al público en general o los procedimientos colaterales que se adoptarán para proveer seguridad apropiada a los ocupantes. Este memorial se debe protocolizar mediante escritura pública en Notaría”.

El no uso del parágrafo se atribuye tanto al desconocimiento del mismo como del comportamiento estructural de este tipo de edificaciones, lo que las condena a ser sobreintervenidas contradiciendo uno de los principios fundamentales de la conservación: la mínima intervención.

Construcción Metálica 18

n ormativa

Los métodos de reforzamiento por estabilidad han sido implementados en otros países, considerando que las fallas por resistencia no son siempre las que más suceden. Las principales se dan por pérdida de integridad y conexión de las diferentes partes del edificio.

Método propuesto para intervenir BIC El menor nivel de seguridad que acepta la norma permite arrojar un menor índice de vulnerabilidad, pero esto no es suficiente en sí mismo. Es necesario estudiar otros métodos para reforzar, que promuevan alternativas reversibles y menos agresivas y que sean compatibles con los materiales para conservar la autenticidad de estos y la geometría.

En la actualidad, la NSR-10 contempla dos métodos de diseño. El método de reforzamiento por estabilidad que se propone como alternativa será ampliado con detalle en el próximo número de esta revista.

Métodos de diseño para reforzamiento según la NSR-10

Método de esfuerzos admisibles de trabajo

Construcción Metálica 18

Método de estabilidad (Alternativa propuesta)

Método de resistencia Resistencia última

FUENTES 1. Sistema Nacional de Información.

Ministerio de Cultura.

2. Reglamento Colombiano de Normas Sismorresistentes. NSR-10.

3. Tesis de maestría: Aproximación al comportamiento estructural de las edificaciones en tierra de la arquitectura colonial. Consideraciones para el manual de inventarios del ministerio de cultura y la norma de sismo resistencia colombiana. Elizabeth Acero Matallana. Universidad Nacional de Colombia.

4. Decreto 364 de 2013. Plan de Ordenamiento Territorial.

5. La Compañía de Cemento Samper.

Fernando Carrasco Zaldúa. Corporación La Candelaria.

6. Enciclopedia de Colombia. La República. Minería. Abel Cruz Santos.

Editorial Nueva Granada. España.

7. Jaime Salcedo Salcedo. Entrevista personal. 2013 8. Microzonificación sismogeotécnica de Popayán. Comunidad Económica Europea-Ingeominas. Capítulo 8: Vulnerabilidad de edificaciones. Luis Fernando Velasco y profesor Tassious.

9. El riesgo sísmico en el diseño de edificios. Alex Barbat. Capítulo 4: Vulnerabilidad de edificios históricos.

Calidad siderúrgica.

Ingeniera Elizabeth Acero Matallana Ingeniera civil con Maestría en Conservación del Patrimonio Cultural Inmueble. Asesora del Instituto Distrital de Patrimonio Cultural (IDPC).

25

Fotos: cortesía Dimitry Zawadzky

n ormativa

28

Construcción Metálica 18

n ormativa

Reforzamiento estructural:

lo que dice la norma Por Ing. Carlos Augusto Ortiz Meza

La NSR-10 establece los requerimientos mínimos que las edificaciones existentes deben cumplir para conservar su función y garantizar la seguridad de sus usuarios. Conozca las tres etapas para diseñar y llevar a cabo un reforzamiento estructural.

U

na edificación, independientemente del sistema estructural elegido para su construcción, de los materiales que la componen y de su uso o función, debe cumplir con dos estados límites: resistencia y servicio. El primero de ellos corresponde a la capacidad de carga de los componentes estructurales, de los que dependen directamente las condiciones de seguridad; el segundo hace referencia a la funcionalidad o al uso normal de la edificación.

Estos límites, así como otras consideraciones de obligatorio cumplimiento para el caso

Construcción Metálica 18

colombiano, están contenidos en la NSR-10.

A continuación se resumen desde el punto de vista estructural y en virtud del Título A.10 –que presenta una guía para la evaluación e intervención de edificaciones existentes– los requisitos para cualquier reforzamiento estructural de construcciones en acero.

Así se hace un reforzamiento estructural Este proceso se aplica sobre edificaciones existentes que sufren cambios de uso, modificaciones que exigen una intervención estructural, daños causados por un sismo, o por necesidades del propietario.

29

n ormativa

El procedimiento contempla el desarrollo de las siguientes etapas, en las cuales se define el tipo de intervención que debe realizarse: 1. Información preliminar 2. Evaluación de la estructura existente 3. Intervención del sistema estructural Figura 1. Modelo estructural que idealiza el comportamiento de la edificación

Figura 2. Estructura sin reforzar

1. Información preliminar Aquí se elabora un concepto previo como resultado de los datos suministrados por los planos de diseño arquitectónico, estructural, constructivos, además de las memorias de cálculo, estudios de suelos y bitácoras de obra. Al analizarlos se conoce la calidad tanto del diseño como de la construcción y, en general, el estado de la edificación.

Posteriormente, se hace un levantamiento arquitectónico y estructural, y un estudio geotécnico, todo con la intención de confirmar la información recolectada en la actividad anterior. Durante este proceso se identifican las propiedades físicas de la edificación al igual que la distribución, los usos de los espacios, y la localización y las dimensiones de los elementos estructurales, sistemas de cimentación, resistencia sísmica, entrepisos y cubierta.

Figura 3. Tipos de arriostramiento: concéntrico y excéntrico

En esta instancia es fundamental conocer las propiedades mecánicas de los materiales existentes, de allí que sea necesario extraer una muestra de cada elemento y poner a prueba su resistencia en laboratorio. Reconocer problemas como deflexiones excesivas y fallas locales también hace parte del trabajo realizado en esta fase de evaluación cualitativa del diseño y la construcción del edificio.

2. Evaluación de la estructura existente

Figura 4. Estructura con diagonales. Reforzamiento

Figura 5. Efectos torsionales

Con la información preliminar obtenida deben analizarse la estructura y la cimentación. Los resultados deben coincidir con el Título B de la norma en cuanto a cargas aplicadas se refiere. Las sísmicas, por su lado, deben considerar las especificaciones incluidas en el Capítulo A.10.3 sobre los Movimientos Sísmicos de Diseño con Seguridad Limitada.

En algunos casos estos requerimientos pueden resultar relativamente menores a los exigidos para edificaciones nuevas, ya que se definen con un 20 % de probabilidad de ser excedidos en un lapso de 50 años.

Esta condición puede beneficiar a las edifi-

30

Construcción Metálica 18

n ormativa

Los datos que resultan del análisis estructural de la edificación existente deben coincidir con los consignados en el Título B: Cargas, de la NSR-10.

caciones catalogadas como patrimonio histórico, comúnmente bajo los requisitos de resistencia y servicio por su configuración y materialidad constructiva. Finalmente, tras realizar el análisis estructural se procede a determinar los índices de flexibilidad y esfuerzos, previos a la construcción del diseño de reforzamiento.

razón: la zona donde se instala la riostra se rigidiza más en comparación con aquella que no tiene la barra, lo que hace que la edificación “gire” en torno a su propio eje vertical (ver Figura 5). Es decir, la deformación lateral de una esquina del edificio es superlativamente mayor respecto a la adyacente para una dirección de carga.

3. Intervención del sistema estructural

Entonces, la distribución de los arriostramientos debe ser simétrica y estos deben aproximar el centro de rigidez al centro de masa. Esta condición permite disminuir el índice de flexibilidad, los efectos torsionales y los sobreesfuerzos en columnas. Además, este sistema resulta eficiente en cuanto a actividades complementarias se refiere, pues estas se reducen. Los muros estructurales de acero también se consideran como una alternativa adecuada (Capítulo F 3.6.5).

En la tercera etapa se decide, con base en los resultados obtenidos del análisis estructural, cuáles serán las acciones orientadas a reforzar estructuralmente la edificación.

Aquí pueden presentarse varios escenarios: a. Si el índice de flexibilidad no satisface los requisitos, es necesario rigidizar la edificación a través de barras diagonales o arriostramientos (ver Figura 2). De estos existen varios tipos: concéntricos y excéntricos.

Los primeros son más rígidos, pero los segundos permiten una mejor circulación o aprovechamiento del vano (ver Figura 3).

Las riostras no deben ubicarse de manera arbitraria. Si no tienen una lógica estructural, el edificio puede sufrir efectos torsionales, tal y como lo muestra la Figura 5. La

Construcción Metálica 18

b. Si los índices de sobreesfuerzo en vigas y columnas, por ejemplo, son mayores a los máximos permitidos, se recomienda alguna de estas dos alternativas: • Si las vigas adolecen de capacidad a la flexión, se podrían incluir platabandas en los patines superiores e inferiores, las cuales aumentan el módulo de sección y

el módulo plástico. Es importante aclarar que esta opción no soluciona los aspectos de deformación, sino únicamente los de resistencia a la flexión.

• Si la deficiencia es por cortante, es necesario ubicar de manera estratégica atiesadores o rigidizadores, para así disminuir los efectos de pandeo local de los elementos. c. Si se presentan problemas de vibraciones en vigas, es recomendable utilizar tensores horizontales y diagonales. Esto aumenta el momento de inercia del sistema. d. Si se presenta riesgo de punzonamiento en las inmediaciones de la columna que interactúa con la placa maciza o reticular por ausencia de vigas, se podría usar un entramado de vigas metálicas que entrelazan las columnas con el fin de canalizar esas cargas, ya no a cortante, sino por medio de la flexión de las vigas en esa zona.

Ingeniero Carlos Augusto Ortiz Meza Ingeniero civil de la Universidad de Cartagena y especialista en Estructuras de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito.

Profesor Universitario en el área de estructuras.

31

zoom in

Teatro Jorge Eliécer Gaitán Fotos: cortesía Arq. Néstor Vargas e IDPC

Como parte de la política de reforzamiento estructural de los escenarios culturales, impulsada por la Alcaldía Mayor de Bogotá, este centro cultural fue sometido a obras de restauración y reforzamiento para garantizar su conservación y, al mismo tiempo, la seguridad del público que asiste a su sala.

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Construcción Metálica 18

zoom in

C

onstruido hace 74 años, el Teatro Jorge Eliécer Gaitán fue diseñado por el arquitecto norteamericano Richard Aek, quien se inspiró en una edificación existente en la ciudad de Kansas para concebir la imponente fachada art déco que desde entonces resalta sobre el paisaje urbano del centro de la capital.

Esta estructura, elaborada en concreto reforzado, ha sido intervenida en dos oportunidades (1988 y 1998) para disminuir los riesgos de daño y colapso ante la amenaza de movimiento sísmico. La última de las obras, encomendada por la Alcaldía Mayor de Bogotá al Instituto Distrital de Patrimonio Cultural, ha sido hasta el momento la más importante hecha en este escenario.

El acero como componente principal para el reforzamiento estructural se usó en la tramoya, en el foso de los músicos, en el auditorio, y en el callejón de los fotógrafos, entre otras zonas.

Construcción Metálica 18

33

zoom in

Al tratarse de un bien de interés cultural del Distrito, los trabajos de reforzamiento debían encaminarse a cumplir los requisitos estipulados en la NSR-98 y conservar rigurosamente los aspectos y valores patrimoniales que clasificaban la edificación como tal. Los estudios de vulnerabilidad sísmica y diseño estructural concluyeron que la mejor alternativa era un reforzamiento a través de pantallas (muros estructurales) y elementos metálicos para otorgar mayor rigidez al teatro, conservando su arquitectura original. Sobre la estructura existente, entonces, se ampliaron las zapatas y se instalaron unas vigas perimetrales a nivel de cimentación.

La perfilería escogida para este proyecto fue un acero A36 compatible con la ya existente, fabricada por la firma American Bridge Company en 1938.

Reforzamiento estructural El acero como componente principal para el reforzamiento estructural se usó en la tramoya, en el foso de los músicos, en el auditorio, y en el callejón de los fotógrafos, entre otras zonas.

Resumen de las actividades • Instalación de estructura metálica ASTM A-36, anclaje de platinas de reforzamiento en mampostería y growting de alta resistencia, y cajas lineales de reforzamiento.

• Instalaciones de redes hidráulicas.

• Acabado en pintura de vinilo.

• Instalación de manto acústico e impermeabilización con acabado.

• Adecuación de las zonas de camerinos y foso de músicos.

• Recalce de la estructura de la zona de administración.

• Restauración de las puertas de acceso y acabados de baño.

• Construcción de pisos de circulación y acceso al teatro.

• Instalación de los pisos del corredor sur para la entrega del espacio de la galería de la Fundación Gilberto Alzate Avendaño.

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Tramoya: se intervino la cimentación de este espacio con vigas de rigidización tipo talón, las cuales impiden y absorben las fuerzas y los momentos de volcamiento de la estructura metálica existente. Además, se realizó una configuración de triangularización de la geometría de la tramoya, conformando un reticulado espacial de doble pared con perfilería nueva.

Foso de los músicos: se aumentó la profundidad del lugar para mejorar las condiciones de confort de los músicos y se implementaron filtros de conducción y una pantalla perimetral de doble muro para eliminar la humedad. Asímismo, y partiendo del principio estructural original del teatro

Construcción Metálica 18

zoom in

compuesto por sistemas reticulares, el foso ahora cuenta con una plataforma modular hecha por barras de acero que ofrece flexibilidad para albergar orquestas y montajes de diferente tamaño.

Auditorio: los muros laterales, conformados por bloques cerámicos, fueron reforzados con elementos metálicos verticales y horizontales tipo fusibles sísmicos, que cuentan con chapas de acero de 4” x 3/8” y están articulados a la cimentación, al sistema portante y a las vigas superiores que conforman el cordón inferior de la cubierta.

Callejón de los fotógrafos: teniendo en cuenta que este corredor se estableció como una de las salidas de emergencia del teatro, se blindaron las columnas de concreto con dispositivos en chapa doblada y cortada, y con perfiles de acero en diagonal o Cruz de San Andrés, inyectados con fluidocreto de gravilla fina autonivelante. De esta forma se estabilizaron los elementos estructurales y no estructurales del edificio.

Cubierta: el procedimiento utilizado se denominó tipo box o caja, el cual consiste en un sistema de pernos completamente prefabricados y sistematizados con clevises y torones que atirantan el cordón inferior de las cerchas existentes.

Adicionalmente, se usó un manto asfáltico como recubrimiento térmico y acústico.

Caja de las escaleras: conformadas por mamposterías en ladrillo cerámico, se reforzaron con elementos metálicos verticales y horizontales tipo fusibles sísmicos, que cuentan con platinas de acero de 4” x 1/4”, pernos pasantes y de anclaje con resinas epóxicas. Esta intervención no alteró las condiciones arquitectónicas ni espaciales de los puntos fijos.

La inversión de este reforzamiento estructural fue cercana a los 4 mil millones de pesos.

Construcción Metálica 18

ficha técnica Cliente Supervisión del contrato Interventoría Contratista Reforzamiento integral Fabricación y montaje de la estructura metálica Diseño de cimentación de la estructura de concreto Consultoría, asesoría estructural y supervisión de fabricación y montaje de los dispositivos metálicos tipo fusibles sísmicos

Alcaldía Mayor de Bogotá Instituto Distrital de Patrimonio Cultural Arq. Néstor Vargas Consorcio UCR 03. (Ing. Harvey Acuña) IM Ingeniería Metálica Ltda.

Ing. Iván Baquerizo Arq. Ing. José Gustavo Martínez Murcia. Ms.

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Para leer

FATIGUE DESIGN OF STEEL AND COMPOSITE STRUCTURES Autores: Laurence Davaine, Luis Borges y Alain Nussbaumer Editorial: Wiley VCH Año: 2011 Idioma: inglés Páginas: 334 ISBN: 9783433029817 La fatiga ha sido, es y seguirá siendo un tema crítico en el diseño, construcción y reforzamiento de estructuras en acero. A través de ejemplos prácticos, este libro muestra las posibles aplicaciones de conceptos, métodos de cálculo y verificaciones. También se detallan temas como bases de diseño a fatiga, fiabilidad y formatos de verificación, determinación de tensiones, rangos de tensión, resistencia a la fatiga, gama de aplicaciones y limitaciones.

INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE MATERIALES PARA INGENIEROS (6TA EDICIÓN) Autor: James F. Shackelford Editorial: Occidente Año: 2005 Idioma: español Páginas: 872 ISBN: 9788420544519 Como tema central, este libro pretende describir el equilibrio entre los principios científicos y la ingeniería práctica sobre las propiedades físicas relevantes asociadas con los materiales que se usan en la tecnología moderna. Esta versión en español dedica un capítulo por material: metales, vidrios, polímeros, semiconductores, entre otros; y presenta un análisis de la relación entre estructuras y propiedades.

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STRENGTHENING AND REHABILITATION OF CIVIL INFRASTRUCTURES USING FIBRE-REINFORCED POLYMER (FRP) COMPOSITES Autores: LC Hollaway y J G Teng Editorial: Woodhead Año: 2008 Idioma: inglés Páginas: 416 ISBN: 978184569448 7 Esta publicación sirve como guía para la rehabilitación y el reforzamiento de infraestructura civil mediante el uso de polímeros reforzados con fibras (FRP). Aborda temas como el comportamiento del material, el diseño estructural y la garantía de calidad, así como las deficiencias estructurales del hormigón, del acero y de la madera. Analiza también el uso de estas fibras en proyectos metálicos y de mampostería.

STEEL DESIGNERS’ MANUAL, 7TH EDITION Autor: SCI (Steel Construction Institute) Editorial: Wiley-Blackwell Año: 2012 Idioma: inglés Páginas: 1 398 ISBN: 9781405189408 Este documento aborda los eurocódigos estructurales, un conjunto de normas para ingenieros creadas por el Comité Europeo de Normalización (CEN). En total son diez reglamentos que proporcionan un enfoque común para el diseño de edificios, otras obras de ingeniería civil y de productos de construcción. En su séptima edición, este manual realizó una actualización de los contenidos con enfoques actuales y ejemplos de mejores prácticas.

Construcción Metálica 18

Para leer

STRUCTURAL RENOVATION OF BUILDINGS: METHODS, DETAILS, AND DESIGN EXAMPLES Autor: Alexander Newman Editorial: McGraw-Hill Professional Engineering Año: 2001 Idioma: inglés Páginas: 688 ISBN: 9780070471627 El reforzamiento y la renovación estructural son los temas centrales de este libro dirigido a ingenieros, arquitectos y demás profesionales afines. Sus capítulos abordan prácticas, recomendaciones y ejemplos en aspectos como problemas estructurales, deterioro del concreto, fortalecimiento de los sistemas de carga lateral, renovación de la fachada de un edificio, manejo de actualizaciones sísmicas o daños por incendio.

Además, también considera en sus páginas la relación de las estructuras de acero con la mampostería o el trabajo en madera.

frP-strenGthened metallic structures

STRUCTURAL AND STRESS ANALYSIS Autor: T.H.G. Megson Editorial: ButterHeinem ST. Año: 2005 Idioma: inglés Páginas: 250 ISBN: 9780750662215 Iniciando con una descripción de los principios básicos de la estática, la fuerza normal y cortante, y los momentos de torsión y flexión, este libro es una introducción general a todo tipo de análisis estructurales y de estrés. Sus años de circulación lo han convertido en un texto indispensable para los estudiantes de ingeniería civil interesados en predecir el valor del estrés estructural de una edificación.

Construcción Metálica 18

Autor: Xiao-Ling Zhao Editorial: CRC Press Año: 2013 Idioma: inglés Páginas: 289 ISBN: 9780415468213

Tradicionalmente, la reparación o el reforzamiento de las estructuras metálicas emplea placas de acero voluminosas y pesadas que sufren corrosión y fatiga general. Los polímeros reforzados con fibras (FRP) han demostrado un buen desempeño en el desarrollo de reforzamientos para todo tipo de estructuras: puentes, edificios, plataformas marinas y tuberías, entre otros.

Este libro presenta un análisis detallado del comportamiento y diseño de estructuras metálicas reforzadas con FRP, incluyendo descripciones y explicaciones de conceptos básicos, además de recomendaciones y estudios de caso.

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el dúo

Pórticos arriostrados: el sistema

C

Fotos y esquemas: cortesía Tecmo e Inhierro

ontar con la capacidad de resistencia de carga axial y el detalle de las piezas es imprescindible para el diseño de este tipo de sistemas. Considerando dicha información, cuando el pórtico pandea fuera de su plano, puede darse forma a las articulaciones en los extremos de los arriostramientos.

Los arriostramientos, por su relación de esbeltez, presentan poca rigidez mecánica ante pandeo. En consecuencia, pierden fácilmente su resistencia a causa de las cargas cíclicas inelásticas que les impiden recuperar su geometría original.

• Localizar de manera simétrica los arriostramientos con respecto al centro de masas. Esto evita grandes excentricidades de rigidez.

• Estudiar la conveniencia de incrementar las cargas verticales en las columnas vinculadas a los arriostramientos, para reducir así las fuerzas de tracción.

• Considerar la relación de esbeltez efectiva (KL/r) de los arriostramientos, vinculada íntimamente a la respuesta o comportamiento del sistema.

Para garantizar la funcionalidad y larga vida del sistema, deben seguirse estas recomendaciones: • Dimensionar correctamente el sistema para resistencia a fuerzas laterales.

• Configurar los arriostramientos conforme con las restricciones impuestas por la arquitectura.

Parámetros que afectan la capacidad de respuesta histerética de los arriostramientos • La relación de esbeltez (λ) • Las condiciones de fijación en los extremos (K) • La forma de la sección (A, I)

tipos de arriostramientos

En V

42

En V invertida

En diagonal

En cruz

Construcción Metálica 18

el dúo

Pórticos arriostrados: el proyecto

C

on el ánimo de prepararlo para recibir grandes eventos, este escenario deportivo ha sufrido varias reformas a lo largo de su historia.

En 2007, 54 años después de su apertura, se hizo el primer reforzamiento estructural para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad exigidas por la NSR-98. Durante estas obras se instalaron cien pórticos arriostrados en el exterior e interior del recinto deportivo, los cuales fueron fabricados para controlar los desplazamientos laterales de la estructura en caso de un eventual sismo.

Estadio Atanasio

Girardot

Posteriormente, en 2011 –un año después de albergar los Juegos Panamericanos–, tuvo que acondicionarse para satisfacer los estándares técnicos exigidos por la FIFA, al ser anfitrión de la Copa Mundial Sub-20.

Con una inversión cercana a los 9 000 millones de pesos y tras siete meses de trabajo, el nuevo armazón de acero refuerza directamente las columnas y las vigas de las tribunas de tal manera que “el estadio resiste ahora cualquier sismo de alta intensidad, inclusive con lleno total”, afirma Josef Farbiarz, director del Centro de Proyectos e Investigaciones Sísmicas de la Universidad Nacional de la Sede Medellín.

Para el Mundial Sub-20 el reforzamiento fue mínimo, aunque se verificó que el comportamiento de la estructura se adaptara a la NSR-10. Para ello se llevó a cabo el recrecimiento de secciones con concreto reforzado, un encamisado con platinas metálicas, y la vigorización con platinas y tejidos de fibra de carbono.

Construcción Metálica 18

fuentes • Instituto de Deportes y Recreación de Medellín • Inhierro – Industrias del Hierro S.A.

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/ESTRUCTURASECOARINLTDA

ECOARIN LTDA. EMPRESA CONSTRUCTORA DE OBRAS ARQUITECTÓNICAS E INDUSTRIALES

ESTRUCTURAMOS TODOS SUS PROYECTOS EMPRESARIALES • Ingeniería y Arquitectura • Diseño, Fabricación, Montaje de Estructuras y Cubiertas • Entrepisos • Reforzamientos Estructurales • Sistemas Livianos y Drywall • Venta de Materiales • Interventoría, Supervisión y Control de Calidad de Obras • Intervención Integral de Edificios de Carácter Patrimonial • Implementación e Instalación de Dispositivos tipo FDA. • Venta de Clevises y Tambores Centrales • Obras civiles y estructuras en concreto

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GalerÍa GrÁFica

Proyectos metálicos amPliación del aeroPuerto eldorado Fabricación, suministro, transporte y montaje de la estructura metálica para el espigón sur –módulos 12, 14, 15 y 16– del Nuevo Terminal de Pasajeros que incluye la cubierta conformada por cerchas armadas en celosía con perfiles tubulares y correas en perfiles tubulares ASTM A 500 Grado C. Además, rampas de acceso a edificios y puentes de abordaje de dos niveles, armados con perfiles de alma llena ASTM A 572 Grado 50, con losas de concreto sobre lámina colaborante.

Cliente: Consorcio Constructor Nuevo Dorado -CCND Ubicación: Bogotá Año del proyecto: 2012-2013 Tiempo de ejecución: 7 meses Área construida: 17 600 m2 Acero empleado: 1 192 t Proyecto arquitectónico: Zyscovich Architects

Equipo técnico: CCND, TECMO S.A., PEDELTA Cálculo estructural acero: PEDELTA Fabricación y/o montaje de la estructura: TECMO S.A. Estructuras Metálicas Constructor: Consorcio Constructor Nuevo Dorado - CCND Fotografía: cortesía TECMO S.A.

edificio liceo artÍstico Edificio de cuatro pisos en el que se usaron perfiles metálicos tipos HEA, columnas, vigas y viguetas en IPE y entrepisos con lámina colaborante.

Cliente: Istituzione Leonardo Da Vinci Ubicación: Bogotá Año del proyecto: 2012 Tiempo de ejecución: 2 meses Área construida: 6 000 m2 Acero empleado: 95 t Proyecto arquitectónico: Arq. Diego Mirto Zorio F. Equipo técnico: Ing. Carlos A. Román C. M.S. Estructuras

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Cálculo estructural acero: Ing. Carlos Alberto Román C. Fabricación y/o montaje de la estructura: Ing. Carlos Alberto Román C. Constructor: Ing. Camilo Zorio P. Istituzione Leonardo Da Vinci Fotografía: cortesía Ing. Carlos Alberto Román C.

Construcción Metálica 18

GalerÍa GrÁFica

fundación universitaria del área andina Se instaló un revestimiento Stripweave de color verde, con una modulación que controla la entrada directa de los rayos del sol y genera una visual del 80 % del interior al exterior. En las aulas de la universidad se usó un cielo raso en fibra mineral OWA que garantiza excelentes condiciones acústicas y flexibilidad para inspección de instalaciones de cualquier tipo. El aula máxima cuenta con un cielo raso Tile Natura, material con acabado en madera, que además de generar un ambiente elegante, también cumple con sus funciones acústicas.

Cliente: Fundación Universitaria del Área Andina Ubicación: Bogotá D.C. Año del proyecto: 2013 Tiempo de ejecución: 2 meses Área construida: 600 m2 Acero empleado: Aluzinc Diseño del proyecto arquitectónico: Arq. Jorge Iván González Insuasty

Gerencia del proyecto: Arq. Jorge Iván González Insuasty Equipo técnico: Juan Carlos Márquez, Clemencia Prieto A., Carolina Peña y Ciro Bermúdez Constructor: Ing. Fernando Escalante E. Constructor: CFC Constructores Asociados Fotografía: cortesía Hunter Douglas

Parque industrial Y loGÍstico del norte Fabricación y montaje de fachadas con teja trapezoidal, y cubierta Standing seam sencilla y traslúcida sin traslapos para oficinas y para el área de almacenaje en bodega.

Cliente: Sabana Verde Construcciones S.A.S. Ubicación: Tocancipá, Cundinamarca Año del proyecto: 2013 Tiempo de ejecución: 3 meses Área instalada: 6 797 m2 Tipo de cubierta: Cubierta Standing seam sencilla y traslúcida

Construcción Metálica 18

Área instalada de cubierta: 3 043 m² Tipo de fachada: Teja trapezoidal de 1,06 Equipo técnico: Departamento de obras (Ing. Residente Luis Fernando Alcarcel) Fabricación y/o montaje de la estructura: Colmena Ltda.

Constructor: Sabana Verde Construcciones S.A.S. Fotografía: cortesía Luis Fernando Alcarcel

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internacional

Escuela Primaria

de Owase 48

Construcci贸n Met谩lica 18

Fotos: cortesía Hiroshi Ueda y CAn

internacional

además de ser un edificio emblemático –fundado en 1876, durante la dinastía meiji– sirve como refugio en cualquier tipo de catástrofe. tras el fuerte sismo que sacudió Japón en marzo del 2011, requirió un reforzamiento estructural en acero y madera hinoki.

J

apón está ubicado en una zona de gran actividad sísmica, por lo que sus construcciones se han caracterizado por una alta resistencia a fuertes movimientos telúricos. Particularmente, las escuelas primarias funcionan allí no solo como centros educativos: también están diseñadas para servir de refugios temporales ante cualquier tipo de emergencia.

Tras el gran terremoto de marzo de 2011, el Gobierno nipón promovió un plan para reforzar las edificaciones sismorresistentes de todos los planteles educativos del país. La Escuela Primaria de Owase, ciudad ubicada en el camino Kumano Kodo –ruta de peregrinación declarada patrimonio de la humanidad por la Unesco–, fue una de las estructuras elegidas para ser intervenida.

Los estudios previos a las obras, como se esperaba, confirmaron que la escuela no cumplía con los requisitos mínimos de seguridad exigidos por la última actualización de la norma constructiva, lo cual comprometía su conservación.

Construcción Metálica 18

49

internacional

Planteamiento arquitectónico El complejo escolar está conformado por franjas de diferentes alturas en varias capas. La primera planta, por ejemplo, cuenta con cuatro capas, que sumadas a una intermedia y a cinco de la segunda planta, da como resultado una edificación de 10 capas. De acuerdo con cada capa se configuran las alturas de los cielos rasos, las dimensiones de las ventanas o los espacios de almacenamiento dentro de los muros como elementos de carpintería. La variación en las alturas permite que los diferentes espacios coexistan como un volumen horizontal continuo.

Su arquitectura está compuesta por acero e hinoki; incluso, su estructura principal radica en un sistema de construcción por marco de acero.

Sus columnas se ubican en “malla”, a 2,65 m una de la otra, sobre un

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plano común de 40 x 30 m. Si en cada intersección de este sistema de malla hubiera una columna, se contarían 192 puntos, lo cual redunda en la posibilidad de reconfigurar los espacios según las necesidades de los ocupantes. Así, un espacio modular de 8,1 m2 puede crearse para ser utilizado como salón de clase.

Como resultado de esta metodología, la primera planta tiene un total de 171 columnas, en comparación con las 145 de la segunda. Para protección sismorresistente, algunas áreas cuentan con abrazaderas.

Las columnas más largas son de 136 mm de diámetro y las más pequeñas de 86 mm, lo que equivale a las proporciones convencionales utilizadas en construcción con madera –incluso esta llega a ser más esbelta–.

Áreas por intervenir Para una de las escuelas más antiguas de la región, con cerca de 141 años de historia, la municipalidad decidió reforzar la estructura de su edificio original y construir uno nuevo adyacente con armazón de acero; todo enmarcado en el cumplimiento de los últimos requerimientos en sismorresistencia decretados por el gobierno japonés.

Las firmas Coelacanth and Associates y Fujio and Associates –la primera de arquitectura y la segunda de ingeniería–, se decantaron por una reparación asísmica, dada la eficiencia económica y administrativa de este tipo de enfoques. La intervención comprendía la fachada, el techo, y el soporte estructural, seriamente deteriorados por la humedad y la presencia de termitas. Afortunadamente para los

Construcción Metálica 18

internacional

amantes del patrimonio, las emblemáticas escaleras en piedra de la entrada se conservaron intactas.

Acero e hinoki El tipo de reforzamiento adecuado para el proyecto debía cumplir con dos requisitos: considerar las características naturales de la región y ser atractivo para la comunidad, garantizando así la seguridad en las instalaciones y su posterior acogida.

El hinoki (falso ciprés), un árbol que crece a lo largo y ancho de la ciudad de Owase, fue la solución elegida para el recubrimiento de las vigas de acero de los muros principales; pues tradicionalmente su madera es utilizada en muchos pueblos portuarios del Japón para proteger los muros del desgaste causado por la brisa marina.

La elaboración de los diseños de reforzamiento y restauración tomó más tiempo de

Construcción Metálica 18

lo esperado, por lo confuso de los planos de la escuela, sometida a lo largo de más de 100 años a variadas modificaciones, extensiones y reparaciones. Solo tras descifrar el estado actual de la edificación se iniciaron las obras.

La estructura sismorresistente Teniendo en cuenta las necesidades de la escuela se construyó un “marco” de acero fino con columnas de acero de 100 mm de diámetro aproximadamente. Estas se ubicaron en un sistema de malla con espacios entre columnas de 2,65 m, separada 1,35 m de la pared interior. En algunas áreas se añadieron barras de tirantes de pequeño diámetro para reforzar la protección sismorresistente.

A diferencia de otros sistemas que solo refuerzan las construcciones por franjas, este permite una intervención completa del edificio por medio de barras de acero.

Además, se reduce el peso que recae sobre la estructura existente, disminuyendo a su vez las cargas sobre el suelo.

Con este marco se logró consolidar un ambiente espacioso, libre de cualquier sensación de opresión en el interior de los salones de clase o corredores, pues la estructura de metal empleada es visible únicamente desde el exterior y no obstaculiza ninguna actividad escolar.

Como resultado, el edificio histórico de la Escuela Primaria de Owase consiguió superar por 0,13 puntos el valor mínimo de la escala de sismorresistencia establecido por el Ministerio de Tierra, Infraestructura, Transporte y Turismo de Japón para centros educativos de su tipo, obteniendo un total de 0,83 puntos.

Las actividades de obra estuvieron sujetas a la operación de la escuela, cuyo funcio-

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internacional

La estructura nueva Al lado del viejo edificio se construyó una nueva estructura en donde se ubicaron algunos salones especiales que resultarían de fácil acceso para la comunidad. En la primera planta se encuentra la biblioteca, un salón múltiple, las oficinas de los profesores y el aula para los alumnos del jardín infantil, un espacio diseñado para que los padres compartan con sus hijos. Por su parte, las aulas de los niños más pequeños de la escuela primaria se ubicaron en el segundo piso.

Un pasillo techado, donde los niños pueden jugar en un espacio al aire libre incluso si llueve, une los dos edificios. Este corredor de piso de piedra da paso al viejo pero reformado edificio de madera y permite adaptar ambas construcciones en armonía con el paisaje circundante.

Las paredes de hinoki Todas las paredes interiores y exteriores fueron construidas con falso ciprés (hinoki), a excepción de los muros estructurales como medida de protección en caso de presentarse un incendio.

namiento no se vio interrumpido durante los trabajos de reforzamiento. Por tanto, como su construcción solo requería de maquinaria pequeña fácil de movilizar en terreno, el marco de acero fino fue la mejor alternativa para conciliar el desarrollo de ambas actividades. Los cronogramas de trabajo tuvieron que ser coordinados con los profesores y las directivas de la institución, para evitar clases y labores constructivas simultáneas, o la construcción de salones temporales.

En algunas ocasiones, las clases fueron trasladadas hasta tres lugares distintos según avanzaban las obras, de manera que no se pusiera en riesgo la integridad de los alumnos. Los procesos ruidosos y aquellos con desprendimiento de olores fuertes fueron realizados durante las vacaciones de invierno y verano.

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Listones de madera de 135 x 165 mm, soportados por columnas de acero, se usaron para los tabiques interiores como un nuevo método de construcción de paredes en este material. Estos listones son sostenidos por pernos que se endurecen mediante la aplicación de torque.

La forma y la textura del acabado de cada uno de los volúmenes remodelados dan

una sensación orgánica al lugar, creando un ambiente propicio para el aprendizaje.

Igualmente, este método no requiere de una capa inferior ni pintura superior, lo que simplifica el proceso de construcción de las paredes internas.

De acuerdo con los diseñadores, y en un intento por acercar a los niños a la existencia del hinoki y darles una oportunidad para conocer la historia y diversidad natural de su región, se les permitió decorar las paredes de la escuela con sus obras de arte. Con el tiempo, el color externo oro del hinoki cambiará a gris plata y se fundirá con los escalones de piedra de este tesoro arquitectónico japonés.

ficha técnica Ubicación Clase Área del terreno Área construida Área total construida Altura máxima Cliente Arquitecto Ingeniero estructural Fecha de finalización

Owase, Japón Escuela primaria y jardín infantil 16 790 m2 1 345 m2 (edificio nuevo) y 1 916 m2 (edificio existente) 1 845 m2 (edificio nuevo) y 4 499 m2 (edificio existente) 9,39 m (edificio nuevo) y 15,60 m (edificio existente) Ciudad de Owase Yasuyuki Ito / C+A Coelacanth and Associates Atsushi Fujio / Fujio and Associates marzo 2012

Construcción Metálica 18

linKS

Steel conStrUction inStitUte (Sci) www.steel-sci.org Ingenieros, constructores y productores pueden obtener información técnica sobre las etapas clave del ciclo de vida del acero, y capacitarse en el uso efectivo del mismo de acuerdo con los códigos y reglamentos de construcción europeos. Publicaciones académicas, documentos y un calendario de cursos y eventos completan la consolidada oferta de servicios de esta página web.

World Steel aSSociation www.worldsteel.org La Asociación Mundial del Acero, antes Instituto Internacional del Hierro y del Acero, es considerada como una de las entidades más relevantes del globo para regular y proteger la industria, garantizando los aspectos necesarios de sostenibilidad económica, ambiental y social. Todos sus esfuerzos apuntan a desarrollar el mercado del acero y a promover una política de seguridad industrial.

Reforzamiento estructural

los sitios web que Construcción Metálica presenta a continuación recopilan información, documentos, herramientas virtuales de formación, manuales de diseño, entre otros recursos, para consulta por parte de los profesionales interesados en rehabilitar edificaciones.

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inStitUto cHileno del acero icHa www.icha.cl Este lugar es un centro de transferencia tecnológica que busca tanto promover el desarrollo, uso y aplicación del acero, como reunir a toda la cadena siderúrgica del país austral (productores de acero, fabricantes, industriales, distribuidores y usuarios). El organismo cuenta con un comité técnico, un programa de diseño de estructuras de acero con perfiles conformados en frío y un centro de información del acero.

Construcción Metálica 18

linKS

eccS www.steelconstruct.com Esta organización europea promueve el uso de estructuras de acero en el sector de la construcción y orienta a los profesionales a la hora de seleccionar el acero adecuado para cada tipo de proyecto. Su participación en los comités europeos e internacionales que se ocupan de la normalización, la hace depositaria de información actualizada y oportuna, así como epicentro de investigaciones de última tecnología.

conStrUctalia - tHe Steel conStrUction WeBSite www.constructalia.com La intervención de edificaciones ya construidas exige un conocimiento específico de ciertos materiales, productos y técnicas. Esta página presenta diversos procedimientos de reforzamiento con acero que ofrecen una eficiente respuesta en términos estructurales, constructivos y de presupuesto. Las técnicas recopiladas comprenden desde el reforzamiento y consolidación de cimentaciones, pasando por pilares, vigas en diferentes materiales, entrepisos y cubiertas, hasta sistemas provisionales de apuntalamiento y obra falsa.

roBUSt - renoVation oF BUildinGS USinG Steel tecHnoloGieS www.steel-renovation.org ROBUST es un proyecto desarrollado durante tres años de investigación europea (2007-2010) sobre tecnologías basadas en acero para la intervención, reforzamiento y mejora de edificios existentes. El estudio se organiza en cinco grupos temáticos: renovación de edificios comerciales y residenciales, renovación de edificios industriales, tecnologías en la ampliación de edificios, renovación de cubiertas en edificaciones comerciales y residenciales, e instrumentos económicos y sostenibles. Cada categoría presenta un amplio número de documentos y estudios de caso con los resultados obtenidos.

otroS linKS de interÉS a BeaUtiFUl toMorroW For StrUctUral enGineerinG Sedigest.in/sed-ebook-jan-mar-12/index.html

ce neWS: FocUSinG on tHe accoMPliSHMentS oF ciVil enGineerinG FirMS and tHeir PeoPle

reHaBilitaciÓn de ediFicioS antiGUoS http://amsections.arcelormittal.com/ fileadmin/redaction/4-library/1-Sales_ programme_Brochures/rehabilitation_de_ batiments_anciens.pdf

www.cenews.com

cÁMara cHilena de la conStrUcciÓn www.cchc.cl

conStrUcciÓn MetÁlica en aMÉrica latina www.construccionenacero.com

aMerican inStitUte oF Steel conStrUction

Este enlace lo llevará a un documento de ocho páginas en formato PDF de ArcerolMittal, titulado Rehabilitación de edificios antiguos, en el que se presenta puntualmente la intervención de un entrepiso deteriorado en madera utilizando perfiles laminados en acero. A lo largo del artículo se identifican el problema, la alternativa de solución, el desarrollo de cálculos y los detalles constructivos.

www.aisc.org

Construcción Metálica 18

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Coliseo de Combate Medellín Cubierta arquitectónica para los juegos suramericanos de Medellín, con cerchas tubulares de 65 m de luz y altura de 8 m.

Tiempo de ejecución: 12 meses. Área: 6.280 m2 Peso: 720 Ton. Productos: Tubería cuadrada y circular, tubería CORPACERO, paneles metálicos, vigas y columnas ensambladas, Perlines® y Corpalosa®.

Planta Corpacero Barranquilla Bodega industrial con 5 naves, de 20 m 26 m y 30 m de luz, sistema estructural pórticos, columnas y vigas en alma llena, cubierta en correas en celosía, teja de cubierta y fachada en sistema “Standing Seam”. Altura al hombro 14 m y 30 m.

Longitud 24 m y 96 m. Ancho 50 m y 66 m. 9 puente grúas de 25 ton y 2 puente grúas de 50 Ton. Área: 22.080 m2 Peso: 2.020 Ton. Tiempo de ejecución: 11 meses Productos: Vigas ensambladas y laminadas de Acero A-36, perlín sencillo tipo C, correas en celosía, cubierta Standing Seam, vigas carrileras para puente grúas.

Novaplast y Plastinova Siberia - Cundinamarca Estructura metálica en perfil ICR y correas en perlin sencillo galvanizado, altura libre máxima de 11.20 m. La bodega se divide en dos módulos con dimensiones entre ejes de 40.10 m x 41.87 m y 39.99 m x 41.87 m.

Tiempo de ejecución: 2 meses Peso: 120 Ton. Área: 3353.37 m2 Productos: Perlines, perfil ICR y varillas para los contravientos

Zona Franca de Occidente (L-62 – 63) Mosquera - Cundinamarca Estructura de cubierta en celosía con luz de 40 m a partir de tubería estructural cuadrada.

Tiempo de ejecución: 2 meses. Área: 3027 m² Peso: 66 Ton. Productos: Tubería estructural (PTEC) y perlines grado 50.

Zona Franca Internacional del Atlántico (ZOFIA) Barranquilla Estructura metálica principal de domo de acceso de vehículos a la Zona Franca Internacional del Atlántico, con un área aproximada de 1610 m². Estructura metálica para conchas laterales con área aproximada de 945 m². Estructuras metálicas principales para 2 edificios con un área aproximada de 600 m² Altura total: 15.6 m a cumbre del domo.

Luz del arco principal: 60 m Peso estructura metálica instalada: 200 Ton. Área piso metálico instalado: 622 m² Área Total de cubierta: 3600 m² Productos: Perfiles principales en tubería estructural PTEC de Corpacero, estructura fabricada en planta y ensamblada en obra con bridas pernadas, estructura del domo 100% galvanizada.

Zona Franca de Occidente (Bodega Repuestos) Mosquera - Cundinamarca Estructura de cubierta en celosía con luz de 54 m a partir de tubería estructural cuadrada.

Tiempo de ejecución: 3 meses. Área: 4403 m² Peso: 101 Ton. Productos: Tubería estructural (PTEC) y perlines grado 50.

Centro de Distribución Colombina Cota - Cundinamarca Bodega: estructura metálica con perfiles alma llena de sección variable, luz libre de 36 m; altura al hombro 10.5 m, longitud 152 m. Edificios: estructura metálica con perfiles alma llena y columnas tubulares. Losas técnicas a 4.5 y 9 m en entrepisos con Corpalosa.

Tiempo de ejecución: 75 días. Área: 10.500 m2 Peso: 600 Ton. Productos: Vigas y columnas alma llena, Perlines®, Corpalosa® y tubería estructural.

Estación Transmilenio 20 de Julio Bogotá D.C. Estructura metálica de cubierta para los edificios de accesos, articulados, alimentadores, administración, IPES y anexos para el Portal del 20 de Julio del proyecto Transmilenio. Área: 15.526 m2 Peso: 400 Ton. Productos: Las cerchas metálicas son conformadas por estructuras tridimensionales tubulares fabricadas en tubería redonda y perlinería Corpacero.

Siemens Tenjo - Cundinamarca Estructura en celosías angulares, estructura de soporte fachadas en perlines® tipo C, cubierta y fachadas en lámina tipo Standing Seam.

Peso: Luz: Área:

1.000 Ton. 35 m 40.000 m2

Surtifruver de la Sabana Bogotá D.C. Cubierta en celosía tridimensional en tubo circular estructural. Utilización de columnas metálicas para soporte de losa postensada en concreto. Altura al hombro 10.5 m, luz libre de 30 a 41 m.

Tiempo de ejecución: 5 meses. Área: 5.040 m2 Peso: 270 Ton. Productos: Tubería cuadrada, tubería circular, tubería CORPACERO®, vigas y columnas ensambladas, Perlines® y Corpalosa®.

Bodega Tsunami Cajicá - Cundinamarca Bodega industrial, luz libre 18 m, altura al hombro 6 y 9 m, losas para oficinas con Corpalosa a 3 y 6 m.

Tiempo de ejecución: 4 meses. Área: 7.500 m2 Peso: 250 Ton. Productos: Vigas y columnas alma llena, Perlines® y Corpalosa®.

Armotec I (L-67) Siberia - Cundinamarca Estructura de cubierta en celosía con luz de 38.5 m, a partir de tubería estructural circular. Por otro lado, se realizó la estructura del edificio en alma llena con perfiles ensamblados a partir de lámina HR. Tiempo de ejecución: 4 meses. Área: 6.428 m² Peso: 312 Ton. Productos: Tubería estructural (PTEC), perlines grado 50, perfiles ensamblados (ICR) y Corpalosa®.

materiales

Materiales compuestos

y su aplicación en el refuerzo de estructuras

Fotos: cortesía Dimitry Zawadzky

Por M. Antonio Ramírez V.

Para el reforzamiento de la chimenea del Matadero Distrital, recientemente convertido en biblioteca, se usaron cintas de carbono unidas con micropilotes en la base.

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Los polímeros reforzados con fibras se usan en el reforzamiento de estructuras patrimoniales desde hace más de treinta años.

Usando metodologías de fácil aplicación, se destacan de los métodos tradicionales por sus buenos rendimientos y costos asequibles. Guía de diseño.

Construcción Metálica 18

materiales

Desde 1991, el American Concrete Institute (ACI) ha liderado la elaboración de normativas para su uso en refuerzo de edificaciones, elementos de concreto y mampostería, dictando pautas sobre los controles requeridos a los materiales y a sus diversas aplicaciones (ACI-440.1 a ACI-440.7).

Propiedades de las FRP Los materiales compuestos resultan de una combinación de filamentos de un material principal extraído de la naturaleza –vidrio, carbono, aramida, kevlar o grafito–, que se embeben en una matriz o resina polimérica. Los FRP, por tanto, poseen propiedades anisotrópicas, es decir, pueden orientarse en cualquier dirección requerida, característica muy útil para obras de arquitectura e ingeniería civil.

Construcción Metálica 18

tabla 1. Densidad típica de materiales FRP (g/cm3)

Acero

GFRP

CFRP

AFRP

7,9

1,2 a 2,1

1,5 a 1,6

1,2 a 1,5

tabla 2. Coeficientes típicos de expansión térmica para materiales FRP* Coeficiente de expansión térmica, × 10–6/°C

Dirección

Acero

GFRP

CFRP

AFRP

Longitudinal

11

6 a 10

-1 a 0

-6 a -2

Transversal

11

10 a 23

22 a 50

60 a 80

tabla 3. Resistencia promedio a la tensión de las FRP (MPa)

Acero

GFRP

CFRP

AFRP

20

1 500 a 2 000

3 000 a 5 400

2 500 a 3 000

Los módulos elásticos varían bastante, pues se ubican entre 70 y 80 GPa para fibras de vidrio, y entre 220 a 690 GPa para fibras de carbono. σ

Ca rbo no

Entre las principales ventajas detectadas en los FRP, pueden resaltarse su bajo peso, alta resistencia tanto a la corrosión como a la tensión, facilidad para producirse con bajos espesores en diferentes formas (tejidos, platinas, barras, mallas, perfiles, tubos, y otros), así como su sencilla manipulación y aplicación sobre estructuras existentes o nuevos proyectos, como obras marinas, geotecnia, túneles o taludes.

En la actualidad, las FRP más utilizadas se basan en fibras de vidrio (GFRP), de carbono (CFRP) y de aramida (AFRP).

Grafite

E

n la década de los 80, en países como Japón, China y Estados Unidos, el desarrollo de la nanotecnología permitió producir nuevos compuestos a partir de materias primas tradicionales. Dentro de esos “nuevos materiales”, los polímeros reforzados con fibras (FRP, por sus siglas en inglés) merecieron gran atención, debido sobre todo a su excelente desempeño en obras de reforzamiento de edificaciones antiguas e infraestructura, especialmente en zonas de alta amenaza sísmica.

a ss) id Gla m E ( a rio Ar r Vid este Poli Acero

ε

En el comportamiento ante las cargas sostenidas (creep), son muy favorables los resultados para las fibras de carbono. Por el contrario, las fibras de vidrio –como las de acero– tienden a sufrir un relajamiento para la carga a tensión.

61

materiales

En pruebas realizadas a estos materiales, donde varillas de 6 mm de diámetro fueron sometidas a diferentes fuerzas de tensión, se observó que las resistencias extrapoladas a 500 mil horas dieron como resultado una carga mantenida en 30 % de la inicial para la de fibra de vidrio, 50 % para la de aramida y 90 % para la de carbono.

Ante las altas temperaturas, la reacción más desafavorable es el desprendimiento de los materiales adherentes, como resinas o epóxicos; sin embargo, a 250 °C puede disminuirse la resistencia de las fibras de carbono y vidrio hasta en un 20 % con respecto a su resistencia inicial.

Es fundamental, entonces, elegir los elementos de apoyo al sistema, como resinas, primers, saturantes, adhesivos, y otros, los cuales deben ser compatibles con las propiedades de las FRP. Para esto, normas como la ACI 440.3R-04 definen las pruebas que deben aplicarse para determinar si los materiales, métodos y demás elementos complementarios son aceptables.

Respecto a los elementos complementarios, es primordial considerar los posibles efectos frente a la exposición a rayos ultravioleta, fuego, químicos, vandalismo, impactos, y el acabado estético. Existen también normas para su almacenaje, manipulación, instalación y aceptación.

En el comportamiento ante las cargas sostenidas (creep), son muy favorables los resultados para las fibras de carbono; contrario a las fibras de vidrio y acero, que tienden a sufrir un relajamiento para la carga a tensión.

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La aplicación de polímeros reforzados con fibras ha sido normalizada por el Comité 440 del ACI.

Diseño de refuerzos con FRP en elementos de concreto reforzado Los sistemas de FRP deben diseñarse para resistir las fuerzas de tracción, mientras se mantiene la compatibilidad entre el elemento FRP y el soporte (de concreto, metal o mampostería, por ejemplo). Si bien la resistencia a la compresión de la armadura de FRP no debe ser considerada, para el refuerzo de FRP diseñado a tensión sí es aceptable experimentar compresión debido a retrocesos en las deformaciones por momentos o cambios en el patrón de cargas.

Como filosofía de diseño, se recomienda atenerse a los principios de diseño para estados límites. Este enfoque establece niveles aceptables de seguridad para la ocurrencia tanto de ambos estados límite de servicio (deformaciones y grietas excesivas), como de los estados límite últimos (fallo, ruptura, estrés y fatiga). En la evaluación de la fuerza nominal de un miembro, deben ser evaluados los modos de falla posibles, así como posteriores deformaciones y tensiones en cada material.

Factores de reducción adicionales deben aplicar para los refuerzos de FRP, con el ánimo de reflejar las incertidumbres inherentes de estos sistemas, comparables con los que se aplican al concreto reforzado y pretensado. Por ello, los sistemas FRP pueden diseñarse de conformidad con la ACI 318, utilizando los factores de resistencia y cargas indicados en esta norma. Dichos factores de reducción se determinan sobre la evaluación de bases estadísticas de variabilidad en las propiedades mecánicas, y son calibrados para producir índices de confiabilidad. En general, se estima menor fiabilidad en estructuras que deben ser reparadas, que en nuevas estructuras.

Límites de reforzamiento Estos límites –quizá la consideración más importante del diseño– se imponen para la protección contra el colapso de la estructura, el nivel de confianza u otras consideraciones. Según la ACI 440.2R-22, la falla del sistema de FRP se produce debido a daños, vandalismo u otras causas; sin embargo, el miembro estructural no reforzado (sin refuerzo de FRP) debe tener suficiente resistencia para soportar un cierto nivel de carga sin colapsar. La fuerza existente de la estructura debe, entonces, ser suficiente para tolerar un nivel de carga como el de la ecuación: (φRn) existente ≥ (1.1 SDL + 0.75 SLL) nueva

La resistencia nominal a altas temperaturas debe ser mayor que la carga de servicio en el miembro reforzado (ACI 216R, para dar cumplimiento a la ASTM E119 sobre fuego en escenarios).

Rnθ ≥ SDL + SLL La resistencia nominal del miembro en una elevada temperatura (R nθ) puede determinarse utilizando las directrices esbozadas en la ACI 216R o a través de pruebas. La resistencia nominal R nθ debe calcularse sobre la base de la reducción de propiedades del miembro existente.

En la selección del sistema de reforzamiento FRP deben tenerse en cuenta, también, consideraciones de tipo ambiental, como la alcalinidad o acidez, la expansión térmica o la conductividad eléctrica (ver Tabla 4) Las ecuaciones siguientes dan las limitaciones que deben utilizarse en todas las ecuaciones de diseño. Es importante re-

Construcción Metálica 18

materiales

tabla 4. Factores de reducción para varios sistemas FRP y condiciones de exposición

Condiciones de exposición ambiental CE

Tipo de fibra

Factor de reducción

Exposición interna

Carbón

0,95

Exposición exterior (puentes, pilas, garajes descubiertos) Ambiente agresivo (plantas químicas o de tratamiento de aguas)

saltar que en el diseño final de resistencia a la tracción es necesario emplear el factor de reducción ambiental, indicado en la tabla anterior para el tipo de fibra adecuada y condición de exposición:

ffu = CEf*fu Del mismo modo, en el diseño la deformación de ruptura también debe reducirse para las condiciones de exposición ambiental:

εfu = CEε*fu Dado que los materiales de FRP tienen un comportamiento elástico lineal hasta la falla, el módulo de elasticidad de diseño unidireccional del FRP puede ser determinado a partir de la ley de Hooke. La expresión para el módulo de elasticidad –formulada en la ecuación siguiente– reconoce que el módulo es típicamente no afectado por las condiciones ambientales. El módulo de esta ecuación será el mismo que el valor inicial reportado por el fabricante:

Ef = ffu / εfu El enfoque de diseño por resistencia requiere que, para la flexión de diseño, la re-

Construcción Metálica 18

Vidrio

0,75

Aramida

0,85

Carbón

0,85

Vidrio

0,65

Aramida

0,75

Carbón

0,85

Vidrio

0,50

Aramida

0,70

sistencia reducida de un miembro supere el momento que requiere, es decir:

φMn ≥ Mu Por su parte, el nivel de la deformación efectiva en el reforzamiento de FRP en el estado límite último puede encontrarse con la siguiente expresión:

εfe = εcu (df –c )/c – εbi ≤ εfd (Donde εbi es la deformación inicial del sustrato y df la profundidad efectiva del FRP).

El nivel de esfuerzos efectivo en el FRP es el máximo nivel que puede ser desarrollado antes de la falla a flexión de la sección.

Este esfuerzo efectivo puede asumirse considerando un comportamiento perfectamente elástico:

ffe = Ef εfe Para el refuerzo al cortante se siguen los mismos criterios conocidos para diseños en concreto:

φVn ≥ Vu

63

materiales

Pero se aplica un factor de reducción adicional Yf a la capacidad al corte del FRP:

φVn = φ(Vc + Vs + ψf Vf ) Con los siguientes valores: ψf = 0,95 miembros envueltos completamente ψf = 0,85 en esquemas con tres, o dos caras opuestas reforzadas

Los diagramas de interacción pueden obtenerse para conocer los límites de capacidad para combinaciones de carga axial y flexión. Estos diagramas, como resultado de diversas pruebas experimentales, muestran ductilidades algo menores que las de elementos de concreto reforzado, pero aceptables para los requerimientos mínimos en zonas de amenaza sísmica alta.

Reforzamiento de mampostería antigua Se siguen en general los mismos principios definidos anteriormente para los elementos de concreto reforzado, pero se contemplan algunas condiciones especiales.

Hay dos casos en que los límites del reforzamiento deben ser considerados: cuando las paredes de albañilería deben resistir cargas fuera de su plano, como los empujes de tierras o vientos; y cuando las paredes que forman parte del sistema soportan cargas en la dirección de su plano.

Para paredes que resisten cargas fuera de su plano, la fuerza del muro existente debe ser suficiente para cumplir con la limitación dada en: (φRn) existente, fuera de plano ≥ (0.9 D + 1.0 H) nueva

Para el caso de muros que soportan cargas en su plano, la resistencia de este debe ser suficiente para cumplir con los requerimientos según la siguiente ecuación: (φRn) existente, fuera de plano ≥ (0.9 D + 1.0 H) nueva

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Los materiales compuestos se utilizan desde hace más de treinta años como refuerzo de obras existentes en zonas de alta amenaza sísmica.

Para la revisión de deformaciones efectivas, por modos de falla controlados por flexión, basta con satisfacer:

εfe = κm εfu* ≤ CE εfu* ffe = Ef εfe (Donde Km es un coeficiente de reducción de capacidad que tiene en cuenta el mecanismo de colocación de la FRP): Km =

0,45 para sistemas montados en la superficie 0,35 para sistemas NSM FRP (barras empotradas cerca a la superficie)

Los valores de ductilidad del sistema de reforzamiento en los muros son bajos, pero adecuados para las exigencias normales en estructuras de mampostería.

Para tener en cuenta Los materiales compuestos FRP pueden mejorar en un buen porcentaje el comportamiento estructural de elementos de concreto armado y albañilería existentes, incluso el de aquellos que fueron diseñados sin tener en cuenta cargas esporádicas de su vida útil, como lo son las fuerzas del movimiento sísmico.

Numerosos proyectos de infraestructura urbana o rural –vías, pavimentos, túneles, o geotecnia– ilustran el gran potencial de los materiales compuestos para el reforzamiento y rehabilitación de la infraestructura civil.

Sin embargo, para que estos sean exitosos, se requieren adecuados criterios de ingeniería en el diseño, así como la instalación de los materiales por personal calificado.

convenciones Rnθ

Resistencia nominal del miembro en una elevada temperatura SDL Esfuerzo debido a la carga muerta SLL Esfuerzo debido a la carga viva ffu Esfuerzo último en la fibra de refuerzo CE Condiciones de exposición ambiental εfu Deformación unitaria última en la fibra de refuerzo Ef Módulo elástico de la fibra de refuerzo φMn Resistencia reducida de un miembro Mu Momento último para el diseño εfe Deformación unitaria efectiva en la fibra εcu Deformación unitaria df Profundidad efectiva del FRP c Profundidad al eje neutro de la sección εbi Deformación inicial del sustrato εfd Deformación unitaria de la fibra por carga muerta ffe Esfuerzo efectivo en la fibra φVn Cortante nominal reducido Vu Cortante último Vc Cortante asumido por el concreto Vs Cortante asumido por el acero ψf Coeficiente de reducción en la fibra Vf Cortante asumido por la fibra φRn Resistencia nominal limitada D Carga Muerta H Carga horizontal de empuje κm Coeficiente que tiene en cuenta la colocación de la cinta

FUENTES 1. Las normas, libros y artículos de referencia pueden consultarse en: http://www.uptc.edu. co/export/sites/default/ eventos/2013/cf/siisg/memorias/ documentos/2_13Materiales_ compuestos.pdf

Ingeniero M. Antonio Ramírez V. Ingeniero civil de la Universidad de La Salle, magíster en Ingeniería Civil, área de Estructuras y Geotecnia, y especialista en Ingeniería Sísmica de la Universidad Nacional Autónoma de México.

Construcción Metálica 18

materiales

Fibras de acero para reforzar concreto Por Ing. Jair Antonio Cárdenas Ramírez

Su adición al concreto ha demostrado mejorar el desempeño mecánico y la capacidad portante. Su rápida aplicación y el hecho de evitar, en algunos casos, el uso de mallas o varillas hace de estas fibras un refuerzo de alta calidad a bajo costo.

Fotos: cortesía Colmena

L

as fibras de acero son un conjunto de filamentos metálicos obtenidos mediante la deformación de alambres de acero estirados en frío. Como resultado de este proceso, conocido como trefilación, se producen fibras con diámetros entre 0,6 y 1,0 mm, de formas rectas u onduladas –con mejores propiedades de adherencia–.

Cuando estas fibras se mezclan en la elaboración del concreto (con el fin de reforzarlo), se consigue un mejor desempeño de propiedades mecánicas como flexotracción, resistencia al impacto, durabilidad, ductilidad, tenacidad y disminución de fisuras. Son, en síntesis, un refuerzo de alta calidad, fácil mezcla y bajo costo que garantiza una rápida aplicación del concreto con un excelente acabado.

A nivel mundial, cuentan ya con una alta aceptación entre diseñadores, construc-

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tores y propietarios. Prueba de ello es su aplicación en grandes proyectos y el hecho de estar siendo especificadas.

Asimismo, la versatilidad y potencial demostrados en los últimos años ha incrementado su participación en el diseño y construcción de losas apoyadas sobre terreno y losas aéreas. En ambos casos han demostrado ser una solución integral en cuanto a requerimientos técnicos para proyectos de este tipo, pues combinan capacidad estructural y facilidad constructiva.

Es importante resaltar que los criterios y metodologías adoptados para el diseño y construcción de losas de concreto aéreas y apoyadas sobre terreno deben asegurar un adecuado comportamiento durante su vida útil; de allí que no pueden obviarse los procedimientos constructivos y materiales requeridos por este tipo de estructuras.

Construcción Metálica 18

materiales

Tipos de fibra

Normas de fabricación y propiedades

Existen cinco tipos de fibras de acero, identificados según su proceso de fabricación y la variedad de las formas de presentación (rectas, onduladas o roscado en caliente de bloques de acero):

Para garantizar la ductilidad y asegurar la confiabilidad de las fibras de acero, estas deben, además de ser corrugadas, fabricarse con acero que cumpla la norma de fabricación ASTM A-820 (NTC 5214).

Tipo I: por estirado de alambre en frío (trefilación) Tipo II: por corte de láminas (láminas onduladas) Tipo III: por extrusión de acero Tipo IV: por molino de corte Tipo V: por modificación en el proceso de trefilación Secciones transversales más comunes de fibraS DE ACERO

Tipo I

Esta norma exige una resistencia mínima a la tensión de 345 MPa (50 000 psi), suficiente para asegurar que el mecanismo final de falla suceda por el desprendimiento de las fibras y no por la ruptura de las mismas.

En cuanto a geometría, se contemplan los siguientes valores: L = Longitud: 25 a 63 mm D = Diámetro: 0,5 a 1,0 mm 50 < L/D < 100 (L/D = Relación de aspecto)

Las fibras con alta relación de aspectos se unen al concreto, es decir, no se desprenden al alcanzar su esfuerzo último, por lo que son altamente eficientes en términos estructurales.

Sección Fibra

Tipo II

Lámina ondulada

L = 25 a 63 mm

Fibra por trefilación H

D

Tipo V

E

Aplicaciones

• Losas de entrepisos: como acero para retracción de fraguado en losas macizas, con Steel Deck y otros.

• Losas de pisos: en bodegas de almacenamiento, plantas industriales, centros comerciales, parqueaderos, edificios o cámaras frigoríficas.

• En túneles: concreto lanzado en dovelas, domos y paredes.

• Estabilización de taludes: concreto lanzado en cortes de taludes.

• Pavimentos tanto exteriores como interiores.

• Pavimentos de concreto.

• Pisos de concreto para uso residencial.

• Estructuras hidráulicas.

• Puentes.

• Aeropuertos.

• Canales para transporte de agua.

Construcción Metálica 18

Foto: ShutterStock

Las fibras de acero –como refuerzo del concreto– pueden emplearse en múltiples aplicaciones, entre las que destacan:

67

materiales

Modo de empleo Las fibras de acero se adicionan al concreto fresco durante el proceso de mezclado, según cada uno de los siguientes procedimientos:

1. Preparación en planta Las fibras se deben adicionar con la arena y los agregados, nunca como primer componente en la mezcla de concreto. El concreto con fibra debe ser mezclado de 4 a 5 minutos a máxima velocidad alrededor de 12 rpm.

2.1. Preparación en mixer o trompo Adicionar las fibras después de la arena y la gravilla, pero antes del agua. Después de adicionarlas, se debe continuar mezclando a velocidad máxima de 70 rotaciones por 4 a 5 minutos.

2.2. Preparación manual Si no se dispone de un trompo mezclador, es posible revolver los componentes con una pala hasta conseguir una mezcla de densidad uniforme. Para obtener la plasticidad necesaria para manipular la mezcla con facilidad, se debe utilizar la menor cantidad de agua posible.

3. Vaciado del concreto La mezcla puede vaciarse directamente del mixer o trompo, o mediante sistemas de bombeo (bomba estacionaria o autobomba).

4. Afinado del concreto Pueden usarse tanto vibradoras como alisadoras de pavimento manuales o mecánicas.

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Beneficios de las fibras de acero • Mayor velocidad de aplicación: como no requiere instalar acero de refuerzo, se aumenta el volumen de concreto instalado en un 35 %.

• Distribución homogénea del refuerzo (refuerzo tridimensional en toda la losa), con un control eficaz de fisuras en placa.

• Un concreto más dúctil, con mejor resistencia a la fatiga y al impacto, y mayor capacidad de carga.

• Mejor comportamiento a las variaciones de temperatura.

• Aumenta el tiempo de vida útil del concreto hasta en 10 veces.

• Compatibilidad con todos los tipos de cementos y mezclas.

• Incrementa los esfuerzos a tensión y a cortante del concreto.

• Se evitan los problemas de corrosión, debido a que no existe continuidad en el acero.

• Como refuerzo del concreto sustituye a la malla electrosoldada y, en algunas ocasiones, a la varilla. Esto repercute en un procedimiento constructivo más rápido y un mejor costo-beneficio.

• Reducción del espesor de la losa hasta en un 10 % sin perder resistencia.

• No hay desperdicio de material, se disminuyen los costos de transporte del mismo, y baja el presupuesto para mantenimiento.

• No requiere la contratación de mano de obra o equipos especializados.

• Disminución de juntas de dilatación (mayor distancia entre juntas).

• Reduce el agrietamiento producido por retracción de fraguado y asentamiento plástico del concreto.

Construcción Metálica 18

materiales

7 aportes de las fibras al concreto La adición de fibras de acero al concreto le proporciona las siguientes características: 1. Las fibras de acero “cosen” las fisuras del concreto formando un “puente” entre los agregados gruesos, para posibilitar la formación controlada de las fisuras.

Esto conduce al concreto a un comportamiento dúctil después de la fisuración inicial, que evita la fractura frágil.

2. Mejoran la resistencia a tracción, flexión y corte, con lo que generan un aumento de la capacidad portante.

3. Proporcionan una capacidad adicional de resistencia, debido a la redistribución del momento plástico en caso de solicitaciones localizadas.

4. Logran alta resiliencia (capacidad de absorción de energía en el impacto) y resistencia al impacto para solicitaciones dinámicas.

5. Contribuyen con un refuerzo uniforme en tres direcciones. De esta manera convierten al concreto en un material isótropo y homogéneo, con igual rendimiento en todas las direcciones y mejor control de fisuras.

6. Debido a las características isotrópicas y a la repartición uniforme de fibras en toda la estructura, son ideales para cargas sin punto de aplicación definida.

7. Estudios recientes indican que el uso de fibras de acero junto con un armado tradicional redunda en resultados excepcionales en el comportamiento bajo cargas sísmicas.

Material cementante

Agregado

Material cementante Extensión de la fisura Fibras de acero

Especificaciones técnicas Existen seis propiedades de las fibras de acero que deben considerarse al momento del diseño: 1. La geometría de la fibra.

2. Las deformaciones de la fibra (que aumentan la cohesión del concreto).

3. Las propiedades físicas del acero.

4. El empaque de la fibra para facilitar la mezcla.

5. La dosificación (20 a 30 kg/m3).

6. El procedimiento constructivo.

Agregado

Extensión de la fisura

Corte A-A

Vista superior A

A

Refuerzo con malla electrosoldada

Construcción Metálica 18

A

A

Refuerzo con fibras de acero

FUENTES 1. Norma ASTM A-820 (Standard Specification for Steel Fibers for Fiber Reinforced Concrete).

2. Norma ASTM C-1116 (Standard Specification for Fiber Reinforced Concrete and Shotcrete).

3. Reglamento Colombiano de Construcción Sismorresistente NSR-10.

4. Lloyd International.

Ingeniero Jair Antonio Cárdenas Ramírez Ingeniero civil especializado en diseño de estructuras (Universidad Nacional de Colombia) y director del Área Técnica y Proyectos del Consorcio Metalúrgico Nacional Ltda. (Tubos Colmena).

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Fotos y gráficos: cortesía Víctor Arcos

innovación

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Construcción Metálica 18

innovación

Tecnología BIM

para cálculo y diseño de estructuras metálicas Por Víctor Arcos

Presupuestos, cronogramas, coordinación de equipos y personal, entre otras actividades, se integran a través de un modelo virtual. El uso de este sistema optimiza los recursos y emite alertas tempranas ante posibles dificultades en la ejecución de obras.

L

a nueva sede de Occidental de Plásticos S.A., ubicada en la vía a Yumbo, en el Valle del Cauca, se ha convertido en un caso de éxito en la implementación del método BIM (Building Information Modeling). Conformado por una bodega y dos edificios de oficinas, este proyecto utilizó dicho sistema para diseñar y calcular la estructura metálica, reduciendo así la incertidumbre que genera la etapa previa a la construcción.

El resultado: una bodega de 4 000 m2 con un pórtico de 51 m y separación entre ejes de 8,4 m. Los edificios de las oficinas, por su parte, cubren un área de 1 800 y 1 000 m2, con una luz promedio de 6 y 8 m en cada sentido. La nave central tiene una altura de 12 m de columna, mientras que las oficinas promedian una altura de 3 m entre placas.

Construcción Metálica 18

Al tratarse de una nave industrial, con oficinas en sus extremos longitudinales, fue necesario realizar un análisis de comportamiento de cargas y desplazamiento para cada una de las dos tipologías presentes; pues el sistema portante de la bodega, contrario al de las oficinas, se encuentra expuesto a condiciones extremas.

De acuerdo con Rodrigo Delgado, ingeniero calculista del proyecto, las diferencias fundamentales de diseño entre estructuras se evidenciaron al considerar cuatro factores: magnitud de cargas muertas y vivas; criterios de diseño para considerar los límites de desplazamientos por sismo o viento (valor de deriva aceptable); condiciones de arriostramientos; y, por último, criterios de compactibilidad de la sección transversal de los elementos principales.

Pese a lo anterior, el proceso de diseño de los componentes metálicos para ambos sistemas funcionó bajo el mismo flujo de trabajo (ver recuadro Flujo de trabajo BIM), a diferencia de lo sucedido con las dinámicas de distintas disciplinas partícipes del proyecto. Además, si bien la metodología BIM integra a todos los actores en obra, también entrega datos exactos que reducen costos y retrasos durante la fabricación del acero en taller.

Así, el análisis de constructibilidad, que consiste en la creación de los modelos virtuales con la información generada y entregada por cada disciplina, junto con una estrategia de comunicación y distribución de la misma, se convirtió en una herramienta determinante para el desarrollo exitoso del proyecto.

73

innovación

Implementación BIM Esta metodología puede ser incorporada en cualquier etapa del proyecto, pero los beneficios son mayores en fases tempranas. En el caso concreto de Occidental de Plásticos S.A., el sistema BIM aplicado en el diseño y construcción de la estructura metálica se tradujo en los siguientes beneficios: 1. El modelo virtual, por ejemplo, permitió identificar ciertas modificaciones necesarias en funcionalidad, estética, operación, logística y redes, que al corregirse oportunamente no tuvieron un impacto significativo sobre el presupuesto, el cronograma o la integridad de la obra.

2. En cuanto al cálculo de los componentes de acero del armazón, Construcciones & Aceros, compañía contratista de su diseño y fabricación, empleó la herramienta BIM para generar simulaciones precisas sobre el comportamiento del conjunto estructural en determinadas situaciones (sismos, cargas laterales, momentos, etcétera).

Este ejercicio arrojó una base de datos con características geométricas de los componentes estructurales, que sirvió pa-

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ra coordinar la interacción del trabajo del arquitecto, el ingeniero civil, el ingeniero de redes, el contratista de cubiertas y el de cerramiento, entre otros, quienes tuvieron la posibilidad de verificar la rigurosidad de la información antes de aplicarla. De esta forma se redujo el número de cambios ejecutados durante la etapa constructiva, optimizando directamente los rendimientos y recursos en cada tarea.

virtual recopila mediciones exactas para tomar decisiones acertadas y crear una estrategia eficiente en obra. Asimismo, genera un histórico de datos que sirve de soporte para mejorar rendimientos y recursos en proyectos futuros de características similares.

3. Tras integrar y comprobar la veracidad de los datos, se dio paso a la fabricación de los elementos metálicos portantes.

Esta documentación, también conocida como planos de taller, especifica la localización de las perforaciones para las conexiones entre las vigas que se ejecutan en obra. Las especificaciones de soldadura, las dimensiones y despiece de los componentes de acero, así como los estándares de calidad establecidos por la norma, también hacen parte de los resultados arrojados por este instrumento.

1. Definición de los T.O.C para la estructura en concreto

Para Occidental de Plásticos S.A. se realizaron las siguientes mediciones:

Se modeló de acuerdo con la información suministrada, lo cual evidenció diferencias en el nivel cero del proyecto que generaban inconsistencias en la representación visual. Estos conflictos, luego de ser reportados, fueron unificados y validados por todos los miembros del equipo. El beneficio, en este caso, fue la reducción de trabajo extra de equipos y un menor movimiento de tierras.

Mediciones

2. Tipologías estructurales en concreto

Dentro del proceso de documentación, el registro de los impactos causados en cada escenario por el uso del modelo

Se configuró un modelo de acuerdo con los planos suministrados, encontrando un mayor número de condiciones tipológicas en

Construcción Metálica 18

innovación

Flujo de trabajo BIM El modelo virtual es el principal medio para integrar la representación gráfica, la documentación y la comunicación del diseño. De este grupo de información digital se desprenden los procesos necesarios para desarrollar el proyecto. El grupo de profesionales involucrados, a través de esta metodología, crea y valida soluciones integrales y eficientes para el proyecto. Pero, ¿cómo se hace?

la cimentación del considerado por la documentación de ingeniería. El reporte temprano de esta situación permitió optimizar la asignación de recursos y su logística.

3. Definición de circulaciones Durante la reunión de trabajo, el modelo se utilizó en tiempo real para identificar las interferencias que el sistema de arriostramiento podría tener con las circulaciones propuestas. Conforme con el análisis de variables, se determinó la ubicación de las escaleras que conectan el semisótano de las oficinas principales con el interior de la bodega. Así pues, la capacidad de anticipar cambios impactó positivamente el flujo de trabajo entre las diferentes disciplinas.

4. Acceso nivel principal Cruzar la información estructural y arquitectónica de la plataforma del acceso principal evitó la fabricación innecesaria de aproximadamente 200 kg de perfiles IPE.

Análisis de constructibilidad La interacción entre los distintos equipos del proyecto con el modelo virtual es fundamental para calibrar los protocolos de comunicación y garantizar que estos se encuentren dentro de los parámetros de calidad establecidos. El objetivo de esta etapa –basada en el uso de la información geométrica básica de los componentes de la edificación y su ubicación espacial–, es identificar las inconsistencias entre la información 2D o 3D de los diferentes miembros del equipo, al mismo tiempo que se analiza y resuelven los conflictos de todos los sistemas (estructura, arquitectura y redes).

Cantidades de obra y presupuesto Para la cuantificación de los materiales necesarios para el desarrollo del proyecto se usa un algoritmo que analiza la geometría y el contenido tridimensional del modelo, generando así una lista Modelo central de datos

Herramientas

5. Acceso al semisótano Durante el recorrido virtual del proyecto se encontraron inconsistencias entre algunos componentes de la estructura en concreto y la información arquitectónica. En la ram-

Construcción Metálica 18

Metodologías y procesos Equipo de trabajo

de cantidades de obra. Cada ítem debe adaptarse a las mediciones requeridas por cada usuario para generar el análisis de precios unitarios, el presupuesto general y la programación de obra.

En un ambiente BIM, gracias a la capacidad de ver cada uno de los componentes del modelo en el contexto tridimensional y la interconexión directa entre cada uno de ellos, las decisiones están respaldadas por datos exactos.

Sumado a esto, de presentarse variaciones en el proyecto, estas pueden validarse rápidamente.

Programación y control El uso de modelos BIM permite la programación mediante herramientas diferentes al tradicional GANT, el cual determina para cada tarea una fecha de inicio y otra de finalización, estableciendo una ruta crítica. Si bien es un estándar ampliamente difundido en la industria, los modelos virtuales resultan más eficientes dadas las posibilidades complementarias que ofrecen.

Con el concepto de planeación conocido como flow line también se incluye la localización de cada actividad en ejecución dentro del proyecto. Con esto se pueden detectar los conflictos de lugar y fecha entre varias acciones. Para la planeación de logística, este optimiza la movilización de equipos y materiales dentro de la obra.

El flow line monitorea cada actividad, comparando lo planeado con lo ejecutado, y estableciendo rangos de riesgo mediante proyecciones futuras de las tareas.

Este análisis temprano de los problemas potenciales reduce significativamente las interrupciones durante la ejecución.

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innovación

pa de acceso al semisótano fue necesario corregir y actualizar la documentación correspondiente de acuerdo con los lineamientos arquitectónicos originales.

pos de aire acondicionado. Gracias a los detalles del modelo se llegó a una solución integral y consensuada entre los departamentos de trabajo.

6. Baño de oficinas segundo piso

8. Bajantes de aguas lluvia

El estudio de las secciones y cortes en el área principal de acceso a las oficinas, concluyó que el baño del nivel superior necesitaba una revisión de diseño para hacerlo más eficiente por sus condiciones espaciales, sin afectar la composición de la fachada.

Mediante la generación del modelo geométrico del sistema de recolección de aguas lluvia, se analizaron varias alternativas de diseño que, sin afectar la estética y la expectativa del cliente, cumplieran con las determinantes estructurales y civiles sin generar sobrecostos.

7. Localización y acceso equipos

Como resultado de toda la documentación y registro de datos, la propuesta general logró el alcance esperado, el proceso de fabricación de la estructura metálica se desarrolló sin inconvenientes, y la instalación en obra cumplió con los tiempos estipulados en el cronograma.

Teniendo en cuenta las interferencias tanto en la parte funcional como en la operativa, en la reunión de trabajo interdisciplinario en torno al modelo virtual se estudiaron alternativas para solucionar la localización y el acceso a mantenimiento de los equi-

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El modelo virtual es el principal medio para integrar la representación gráfica, la documentación y la comunicación del diseño.

FUENTES 1. BIM House, red de profesionales que promueve la implementación y aplicación del concepto BIM en la academia y en la empresa privada.

Arquitecto Víctor Arcos Arquitecto especialista en procesos de implementación BIM con 15 años de experiencia en el diseño y gestión de proyectos basados en modelos virtuales.

Consultor BIM en Estados Unidos, Reino Unido, Egipto y Medio Oriente.

Construcción Metálica 18

SĂ­ganos en:

legado

Matadero Municipal:

ahora alimenta la mente 78

Construcci贸n Met谩lica 18

legado

Con más de 80 años de historia, este ícono de la capital volvió a la vida en forma de biblioteca y centro cultural. su restauración y adecuación, lideradas por la universidad Distrital francisco José de Caldas, logró poner fin a años de olvido y deterioro.

B

Fotos: cortesía Dimitry Zawadzky

Fotos: cortesía Dimitry Zawadzky

ogotá cuenta con cientos de edificios que hacen parte de su memoria histórica, pero solo unos pocos han sobrevivido al continuo crecimiento urbano. Tal es el caso del antiguo Matadero Municipal, testimonio vivo del desarrollo arquitectónico del país a principios del siglo XX.

Construcción Metálica 18

Desde su edificación en 1929, esta construcción republicana con más de 80 años de antigüedad ha sido utilizada para fines muy distintos al original: tras destinarse al sacrificio de animales por más de 50 años, pasó a emplearse como instalación para la reparación de vehículos (a cargo de la antigua Empresa Distrital de Servicios Públicos); luego se adecuó como refugio temporal para los habitantes de calle desalojados del Cartucho, sirvió como espacio para performance de facultades de arte, como locación para rodajes e, incluso, llegó a presenciar reuniones de sectas satánicas. Y aunque este trajín lo hace atesorar un sinfín de historias, también lo ha llevado a ser víctima de maltrato, descuido y daño estructural, hasta el punto de registrarse contaminación biológica entre sus muros.

Pese a todo, su armazón –una de las primeras muestras de arquitectura en acero moderna del país– es más fuerte. Gran parte de su estructura metálica original y su emblemática chimenea lograron mantenerse firmes a la espera de una interven-

ción que finalmente llegó en el 2012, año en que la Universidad Distrital Francisco José de Caldas asumió el reto de recuperar toda la construcción original y convertirla en la nueva sede central de la Biblioteca Ramón Eduardo D'Luyz Nieto.

Hoy, quienes conocieron el antiguo Matadero Municipal ven con sorpresa cómo la intervención ha logrado no solo rescatar la estructura, también la zona de influencia. Propios y extraños esperan que en la segunda etapa del proyecto se concreten también los programas que Planeación Distrital y la Empresa de Renovación Urbana tienen contemplados para rehabilitar este sector.

Lo que Bogotá necesitaba El Matadero es una de las obras arquitectónicas que permitió el salto de ciudad colonial a moderna, pues hizo parte, entre los años 1926 y 1930, de importantes obras de infraestructura como el acueducto, los barrios obreros, varias escuelas y mercados públicos.

La construcción de sus 1 700 m2 originales se inició en 1925 y culminó en 1929. A razón del aumento de sacrificio de ganado, su área creció continuamente; de hecho, con la Plaza de Ferias –inaugurada en 1938 para conmemorar el cuarto centenario de fundación de Bogotá– su área total alcanzó los 24 850 m2.

79

legado

Las obras estuvieron a cargo de la firma estadounidense Ulen& Co., la misma que construyó los acueductos de Nueva York y Atenas, la Plaza de Mercado del barrio Las Cruces, la Plaza de Mercado Central de Bogotá, y el palacio de la gobernación y la estación de ferrocarril en Manizales.

En este predio funcionaban dos complejos: hacia el costado norte (calle 13), se encontraban el edificio central del Matadero y otros anexos, de archivo, administración y veterinaria; hacia el costado sur (calle 12), la Plaza de Ferias, las básculas, los corrales, la administración y el tanque de agua.

El Matadero Municipal recibió un tratamiento de conservación en 1999 y, dos años más tarde, fue declarado bien de interés cultural del Distrito Capital por el Decreto 606.

80

Este último, ubicado en el centro de la Plaza de Ferias, servía también como mirador para la selección de reses. Su emblemático uso y posición condujo a los restauradores de la Universidad a convertirlo en un “observatorio pedagógico virtual”, una metáfora arquitectónica que rinde homenaje al Sabio Caldas por su vocación de investigador.

La intervención Como primer paso, la Universidad Distrital Francisco José de Caldas adquiere los terre-

nos, compuestos por seis volúmenes (edificio central, archivo, edificio administrativo, talleres, edificio auxiliar, depósito), así como por el pabellón y el tanque de agua.

De acuerdo con el diagnóstico realizado por la institución antes del comienzo de las obras, “en la actualidad (2010) los inmuebles se encuentran en un estado de conservación preocupante, debido al saqueo al que se vio sometido el predio en los últimos años. Esta situación ha afectado la estabilidad de las edificaciones, dado que fueron sustraídos elementos estructurales y de cubierta, lo que genera filtraciones que producen humedades severas”.

El proyecto de restauración para su adecuación como biblioteca y centro cultural fue diseñado por el arquitecto Rodolfo Ulloa; la construcción la llevó a cabo el Consorcio Paiba 2011 y la supervisión estuvo en manos del arquitecto Noé González Bonilla, de la Oficina Asesora de Planeación y Control de la Universidad Distrital. En total se invirtieron más de $ 28 152 millones en el proyecto, $ 988 millones de ellos en la etapa de diseño.

Construcción Metálica 18

legado

Criterios de intervención Según el documento inicial del proyecto, presentado a las directivas de la Universidad, los criterios de intervención se fundamentaron en la investigación histórica. Esta permitió establecer grados de valoración de acuerdo con la antigüedad, la autenticidad, la autoría, los valores constructivos y estéticos, y otros valores agregados a través del tiempo.

De esta manera, y según los principios básicos de la restauración, “estabilidad, legibilidad y reversibilidad”, se propuso un tratamiento conforme los siguiente aspectos:

Proceso de reforzamiento De acuerdo con el arquitecto González, uno de los mayores retos fue recuperar la estructura del Matadero: “Lo que la sostenía eran los rieles y las columnas metálicas. Cuando se albergó a los habitantes de calle provenientes del Cartucho, ellos quitaron todo eso para venderlo como chatarra. Pasó entonces que las piezas se perdieron y las cerchas quedaron sueltas.

Por fortuna con la restauración se lograron recuperar y reforzar con platinas”.

recuperar el equipamiento del sistema constructivo”, señala González. “Cuando llegamos este tenía un nivel avanzado de corrosión, por lo que fue necesario limpiarlo con arena raspada”, agrega el arquitecto.

El trabajo de restauración fue arduo: se reforzó la chimenea construida en 1926 con fibras de carbono, y los muros, con columnas y platinas. Asimismo, a estos se les restituyeron los faltantes suprimidos y se completaron aquellos de sus segmentos valiosos que se habían fusionado.

Pese al esfuerzo por concluir obras en el segundo semestre de 2012, los cambios en el diseño estructural retrasaron el objetivo.

Los inconvenientes aparecieron cuando, durante la excavación, se encontró un área importante que no estaba contemplada para su uso: “En proyectos de restauración estas situaciones suelen presentarse. Tuvimos que solicitar nuevos permisos y los ajustes debían contar con el concepto favorable del Instituto Distrital de Patrimonio Cultural”, puntualizó Ulloa. En total fueron 914 m2 adicionales de área encontrada, los cuales se incorporaron al proyecto institucional.

Con lo anterior se recuperó el núcleo central de productos cárnicos y el área administrativa. “En principio se planteó cambiar toda la estructura metálica del edificio por una que conservara la forma de la estructura original. Sin embargo, después del estudio patológico se pudo ver que sí se podía

Para el tanque de agua, por su parte, tuvo que efectuarse un reforzamiento estructural con acero en los cuatro pilares de soporte.

Anteriormente las escaleras de acceso se ubicaban en la parte central, pero debieron ser desmanteladas por no satisfacer la normativa de sismorresistencia actual.

Construcción Metálica 18

1. Conservación y reforzamiento estructural: para los edificios más antiguos y con más valores estéticos, con el fin de procurar su estabilidad y una mejor adecuación a las nuevas funciones.

2. Liberación: para las edificaciones construidas posteriormente, que se adosaron al edificio central y a la fachada oriental, las cuales distorsionaron los valores estéticos del conjunto arquitectónico.

3. Reconstrucción: del volumen que correspondía a veterinaria, demolido en los ochenta, por tratarse de un componente arquitectónico consustancial con la tipología “matadero”.

4. Restitución volumétrica: de las estructuras demolidas en los años ochenta (salón de oreo de ganado y cafetería), cuya restitución permite confinar espacios interiores y contar con una lectura más clara del conjunto arquitectónico de tipología industrial. Estas edificaciones ocuparán el área de dichas estructuras y tendrán un lenguaje contemporáneo, respetuoso de la morfología original.

81

legado

EL MAtADEro Hoy El conjunto de inmuebles de interés patrimonial que conforman el antiguo Matadero Municipal está compuesto en la actualidad por seis volúmenes en la zona de matadero (edificio central, archivo, edificio administrativo, talleres, edificio auxiliar, depósito), el pabellón, y el tanque de agua localizados en la antigua Plaza de Ferias.

El reforzamiento de la chimenea son las cintas de carbono amarillas, que están unidas con micropilotes en la base.

La chimenea, el reto Durante los años que esta emblemática construcción sirvió como matadero, la chimenea fue indispensable, pues era utilizada para “despellejar” las pezuñas, de manera que pudieran pelarse y retirar los cascos.

Para su restauración se propuso desmontarla ladrillo a ladrillo, dado su mal estado. Sin embargo luego se optó por hacer el reforzamiento con fibras de carbono, pese a que no existiera manual para esta clase de reforzamiento estructural en la curaduría. “La propuesta inicial del constructor fue quitar ladrillo por ladrillo, hacer un cono en concreto y volver a colocarlos; sin embargo, él mismo señaló que tal procedimiento, además de ser muy costoso, no garantizaba que la chimenea quedara igual”, asegura el arquitecto González.

82

Estos volúmenes, que conforman un total de 7 012 m2 de área construida e intervenida, finalizaron su primera etapa entregando a la ciudad cinco espacios: 1. Edificio administrativo: cuenta con su correspondiente área de oficinas, centro de copiado y tienda universitaria.

2. Edificio Central Biblioteca Ramón D’Luyz Nieto: alberga la sala de lectura general, hemeroteca,

Por lo mismo, y luego de realizar los estudios complementarios, se decidió usar el método de cintas de carbono que, además de cumplir con su función estructural, aportaron a la estética de la construcción original. Además, la intervención de esta estructura se reforzó con anclajes a piso, para con esto reducir el riesgo de colapso sin necesidad de cimentarla.

mediateca, mapoteca, salas de video, dos salas de consulta digital, un auditorio para 100 personas, dos salas de exposiciones, una sala de consulta de trabajos de grado, archivo para gestión documental, y servicios de cuartos técnicos.

3. Edificio de Investigadores: dispone de biblioteca especializada para investigadores, un auditorio para 100 personas, las instalaciones de bienestar institucional, los centros de monitoreo y control, y cuartos técnicos.

4. En el edificio de servicios se encuentran: cafetería, cuartos eléctricos y cuartos de aseo.

5. Edificio del observatorio: al que le hicieron una sala de información y recepción, un área de enseñanza, un área técnica y la reconocida cúpula de observación astronómica.

Las cintas de carbono amarillas que rodean la chimenea formando cruces desde la punta hasta la base constituyen el reforzamiento. Las cintas se unen mediante micropilotes en la base. Para “amarrar” la fibra de carbono, las perforaciones se realizaron en distintos ángulos conforme lo estipula la NSR-10. Conozca más sobre este tema en la sección Materiales de esta revista.

fiCHA téCniCA Nombre del proyecto Cliente Diseño Construcción Supervisión Inversión Fecha Área total Área restaurada

Restauración del Matadero Municipal Universidad Distrital Francisco José de Caldas Arqitecto Rodolfo Ulloa Consorcio Paiba 2011 Arquitecto Noé González Bonilla (Oficina Asesora de Planeación y Control de la Universidad Distrital) $ 28 152 millones 2013 24 850 m2 7 100 m2

Construcción Metálica 18

Formaci贸n e instalaci贸n de teja sin traslapo, sencilla y tipo s谩ndwich

proyecto nacional

Puente Paso del Colegio 84

Construcci贸n Met谩lica 18

Fotos: cortesía Dikon S.A.S.

proyecto nacional

Daños estructurales amenazaban la estructura más importante en la comunicación con el occidente del Huila y el nororiente del Cauca. Para evitar su colapso, se reemplazó la cimentación del apoyo derecho, corrigió la condición de los cables e implementaron refuerzos en las vigas de rigidez.

E

l puente Paso del Colegio, sobre el río Magdalena, se ubica aproximadamente a 62 kilómetros de la ciudad de Neiva, a la altura del municipio de Gigante, en el departamento del Huila. Catorce años atrás fue objeto de un atentado terrorista que causó graves daños en su estructura, específicamente en su viga de rigidez y cables portantes.

En aquel entonces, la rehabilitación contó con el reforzamiento de la estructura para una carga equivalente a un camión C 40-95 (52 t), acorde con lo estipulado por el Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes.

Sin embargo, once años después una creciente del río originó una falla por socavación en el apoyo de la margen derecha que obligó nuevamente a su cierre. En esa ocasión, la rehabilitación fue calificada de alto grado de peligrosidad, pues la torre de apoyo –margen derecha de los cables portantes– se encontraba cerca del colapso.

Construcción Metálica 18

85

proyecto nacional

Solución planteada Dikon S.A.S., empresa con más de 30 años de experiencia en el diseño y construcción de puentes, fue la encargada de llevar a cabo las obras de refuerzo. Para este proyecto, sus ingenieros concluyeron que el objetivo principal era reemplazar por completo la cimentación del apoyo derecho, es decir, construir un contrapeso excéntrico en la parte trasera del apoyo actual, donde se anclarían unas vigas en voladizo sobre las que se apoyaría la torre o pilón del puente.

Antes de iniciar la recuperación, se adelantaron trabajos para disminuir el riesgo de colapso: primero, se demolió la losa de piso con el fin de menguar la carga sobre el apoyo derecho; y segundo, se construyó un relleno para detener la socavación en el apoyo derecho, obra que logró contener la falla por socavación.

Por su parte, el macizo construido fue cimentado en forma directa sobre el terreno, reduciendo así el tiempo de ejecución y costo de la obra. Asimismo, se previno de la socavación al aprovechar la protección realizada aguas arriba para el apoyo fallido (derecho). Con la torre apoyada sobre esta nueva cimentación, la estructura tendría garantizada su estabilidad.

Es válido aclarar que en los elementos de apoyo y macizos de anclaje de la margen izquierda del puente no se efectuó ninguna obra, pues estos no habían presentado falla alguna durante sus 60 años de vida.

El objetivo principal era construir un contrapeso excéntrico en la parte trasera del apoyo actual, donde se anclarían unas vigas en voladizo sobre las que se apoyaría la torre del puente.

86

Construcción Metálica 18

proyecto nacional

Actividades para la nueva cimentación 1. Estudios

1.1. Estudio hidráulico, de socavación general y batimetría: la batimetría se realizó aguas arriba en tres secciones, y una sección adicional aguas abajo.

1.2. Estudio geotécnico: en la margen derecha, donde se presentó la falla de cimentación, la perforación para el estudio de suelos alcanzó los 30 m de profundidad (suficiente para obtener datos confiables).

En la margen izquierda no se efectuaron estudios teniendo en cuenta un monitoreo coordinado por EMGESA desde febrero del 2011 (cuando se detectó la falla en el

Construcción Metálica 18

apoyo derecho), y la detención de una pequeña deformación al iniciarse el arreglo del apoyo derecho.

2. Diseño estructural Se emitieron cálculos estructurales y planos de construcción para los elementos nuevos en el diseño del reforzamiento de la cimentación. La revisión de los elementos de piso se hizo mediante evaluación estática de las acciones con hojas de cálculo; la revisión de los elementos de la viga de rigidez, en cambio, se realizó conforme a los resultados obtenidos con el software de diseño.

Para la condición de operación y a partir de la etapa donde se convino que el aporte

de la rigidez de las vigas longitudinales era necesario, se determinaron los esfuerzos mediante el uso del software SAP 2000, los cuales se superpusieron posteriormente a los obtenidos para los cables en condición de “viga abierta”.

En síntesis, para el diseño estructural se incluyeron soluciones “totales” tanto de superestructura como de infraestructura.

Se tuvo en consideración, principalmente, una carga viva correspondiente a un solo camión C 40-95 (40 t) sobre el puente, equivalente a una tractomula de seis ejes.

El macizo construido fue cimentado en forma directa sobre el terreno, reduciendo así el tiempo de ejecución y costo de la obra.

87

proyecto nacional

Elementos que constituyen el puente

Características generales: • Luz: 117 m • Separación de vigas de rigidez: 6 m • Ancho de calzada: 4 m • Bordillos: 0.20 m c/u 2

4

2

3

1 5

1 Viga de rigidez: metálicas en celosía con uniones soladas.

2 Cables portantes: son siete cables tipo puente colgante por viga de

rigidez, cada uno de 1,5” diámetro.

3 Pendolones: conectan los cables portantes con la viga de rigidez y

sirven de transmisores de carga entre los dos elementos.

4 Torres metálicas: sirven de apoyo a los cables que se anclan en los

macizos de anclaje.

5 Apoyos de la viga de rigidez: estas se apoyan en las torres a través

de basculantes (disipadores de energía).

3. Desmontaje de la superestructura del puente existente El desmonte se hizo necesario para evitar el colapso del puente, reparar las partes afectadas de la estructura metálica, cambiar los cables deteriorados por el atentado, y reducir al mínimo el riesgo de accidentes.

4. Reparación de los elementos estructurales afectados por el atentado de años pasados y cambio de cables existentes Se implementaron refuerzos en las vigas de rigidez y se corrigió así la condición de los cables, incrementando la capacidad de los muertos de retención de los cables de reforzamiento. En total se cambiaron los ocho cables originales, deteriorados por el atentado, y se reutilizaron seis de la última intervención. Los 14 cables se anclaron en los macizos originales del puente durante la etapa de montaje del mismo.

En la medida de la capacidad de los cables se analizó la condición de construcción con viga de rigidez abierta hasta la etapa

88

Elementos que no se identifican en el esquema: • Arriostramiento inferior de las vigas de rigidez: en perfiles angulares.

• Vigas transversales de piso: están apoyadas en las vigas de rigidez bajo cada pendolón. Reciben la carga de las vigas longitudinales de piso y, a la vez, sirven de arriostramiento vertical de las vigas de rigidez.

• Vigas longitudinales de piso: soportan y reciben la carga de la losa de piso.

de fundida del tablero. El factor de seguridad obtenido de las cargas de servicio fue mayor o igual a 3,0.

5. Construcción del nuevo apoyo de la margen derecha Remplazar el estribo derecho mediante la implementación de un apoyo excéntrico, que resista las fuerzas de volcamiento a través de una masa estabilizadora, fue el eje de la solución planteada. Consistió en un contrapeso en concreto que sostuvo las vigas postensadas en voladizo sobre la cuales se soportó la torre del puente.

Se cimentó directamente sobre el terreno usando pilotes y anclajes de acuerdo con el resultado de los estudios de suelos. El material excavado para la construcción del macizo se reutilizó en la parte trasera de la pared de apoyo de la margen derecha.

6. Montaje de la superestructura desmontada y reparada Con el nuevo apoyo de la margen derecha listo, se procedió a montar la superestructura metálica soportada en los cables portantes.

Se tuvo en consideración una carga viva correspondiente a un solo camión C 40-95 (40 t) sobre el puente, equivalente a una tractomula de seis ejes.

Los cables fueron importados y de fabricación especial para puentes colgantes.

No se usaron cables nacionales por deficiencias en sus propiedades estructurales, como excesivas elongaciones y bajo módulo de elasticidad.

7. Construcción de la losa de piso en concreto reforzado 8. Limpieza y pintura de la estructura metálica Después de montada se limpió con chorro de arena grado comercial y se le aplicó pintura alquídica anticorrosiva del color concertado con el INVÍAS.

Construcción Metálica 18

proyecto nacional

Desmontaje y montaje Con el propósito de desmontar la estructura se levantó en primera instancia un sistema teleférico sencillo. Este se ubicó en el eje longitudinal del puente con posibilidades de desplazamiento lateral para enganchar las piezas de cada viga de rigidez.

Previamente, todos los elementos fueron cortados y trasladados a la margen izquierda para ser remodelados. Se continuó entonces con el desmontaje de las vigas longitudinales y transversales de piso, las vigas de rigidez y sus arriostramientos, las pendolones y abrazaderas, y los cables portantes. Por último se retiraron las torres metálicas o pilones del puente con ayuda de cables de contraviento.

Tras el desmonte de todos los elementos, y una vez estos fueron debidamente reparados, reemplazados o reforzados, tuvo lugar el montaje de los mismos utilizando el mismo sistema teleférico anterior. Al concluir con la infraestructura de apoyo se inició el montaje en el siguiente orden: 1. Montaje de las torres o pilones del puente.

2. Encastre de fiadores en cables nuevos y adicionales: los fiadores (elementos de

Construcción Metálica 18

unión del cable con la barra de anclaje) existentes deben ser retirados mediante calentamiento del elemento aglutinante (zamag) para ser utilizados en los cables nuevos. Esta operación suele llevarse a cabo con anterioridad o de manera simultánea al montaje de las torres.

3. Montaje de cables portantes.

4. Montaje de la viga de rigidez: estas vigas se montaron en tramos con la misma longitud que habían sido desmontadas.

Se tuvo especial cuidado en obtener el respectivo camber (contraflecha). La viga de rigidez solo se cerró después

de fundida la losa de piso en concreto reforzado, esto con el fin de lograr mayor aporte de los cables ante las cargas muertas. Con el anterior ahorro de material de refuerzo se disminuyó la carga sobre la viga de rigidez.

5. Montaje de los pendolones y sus abrazaderas: este montaje se llevó a cabo con cada tramo de viga de rigidez, ya que estuvo suspendida de su correspondiente pendolón.

6. Montaje de arriostrados.

7. Montaje de vigas transversales de piso.

8. Montaje de vigas longitudinales de piso.

ficha técnica Cliente Objeto de proyecto Ubicación Luz Ancho de calzada Contratista Interventor Duración Fecha

Instituto Nacional de Vías Obras de emergencia en el puente del Paso del Colegio Municipio La Plata, sobre la carretera Candelaria - La Plata - Laberinto, Huila 117 m 4m Dikon S.A.S. Consorcio HU-JASEN 8 meses 2012 - 2013

89

noticiaS y eVentoS

ConGrEso BrAsiLEro DEL ACEro 2014 La situación y competitividad del sector y la relación entre el capital y el trabajo resumen los temas principales que se discutirán en esta conferencia. Invitados nacionales e internacionales, al igual que representantes del gobierno, la academia y la prensa participarán de las discusiones planteadas sobre la actual “geopolítica” del acero.

Fecha: 12 y 13 de agosto Lugar: São Paulo, Brasil Organizador: Instituto Brasilero del Acero Página web: www.acobrasil.org.br Correo: eventos@acobrasil.org.br Teléfono: +55 21 2524 6917

20ª ConfErEnCiA DEL ACEro iAs y EXPo iAs 2014 De nuevo la comunidad siderúrgica se pone cita para analizar los retos de la industria del acero en Latinoamérica. Este encuentro tiene como objetivo ofrecer una visión global del mercado a todos los profesionales involucrados en el sector, así como nutrir sus conocimientos técnicos y científicos sobre temas como reducción, laminación, acería, mantenimiento, producción sostenible y materias primas, entre otros. Además de concursos para estudiantes de ciencias afines, este evento cuenta con una gran muestra comercial, donde se presentarán tecnologías, productos y servicios de última línea.

Fecha: del 4 al 6 de noviembre Lugar: Rosario, Argentina Organizador: Instituto Argentino de Siderurgia Página web: www.siderurgia.org.ar Correo: fexpometalica@andi.com.co Teléfono: +54 336 446 1805

D E D is E Ñ o E n 5° Co n Cu r s o s t u D iAn t E s D E ACE r o PAr A E A E n Co Lo M B iA Ar q u it E C t u r

a de totes de arquitectur an di tu es s lo , ás oportunidad Una vez m del país tienen la es ad id rs ive un das las e este año tiecompetencia, qu ta es en ar cip rti de pa altura media. El vivienda social de la a m te o m co ne stas provenientes ntará a las propue fre en se r do na ga en el 7° Concurso latinoamericanos Los resulde otros países udad de México.

Ci la en de se n Alacero, co bre. ciados en noviem tados serán anun

de mayo y entrega es hasta el 27 de agosto de 27 el sta ha s proyecto a Lugar: Colombi la ANDI de al et m de Fe a mar Organizador: Cá w.andi.com.co Página web: ww @andi.com.co ez ch an zs Correo: 6 8500 o: Teléfon +57 32

Fecha: inscripcion

AistECH: tHE iron & stEEL tECHnoLoGy ConfErEnCE AnD EXPosition Este encuentro reúne a los distintos actores de la industria y permite a los productores de acero conocer el mercado global.

Ingenieros y expertos provenientes de más de 40 países podrán adquirir allí las herramientas más modernas para fortalecer sus conocimientos técnicos, así como ampliar su red internacional de socios potenciales. Además, AISTech ofrece a sus visitantes conferencias, seminarios, talleres y una variada muestra comercial especializada.

Fecha: del 5 al 8 de mayo Lugar: Indianápolis, Estados Unidos Organizador: AIST Association for Iron and Steel Technology Página web: www.aist.org Correo: memberservices@aist.org Teléfono: +1 724 814 3000

90

Construcción Metálica 18

Visión 10

Bodega Tec Láser

Liceo Artístico. Istituzione Leonardo Da Vinci.

McDonald´s Chía

Edificio Ángelo

Outlet Adidas

"Il Sorriso". Istituzione Leonardo Da Vinci.

Edificio II Ceverlonne. Istituzione Leonardo Da Vinci

VENTAJAS DE LA SOLUCIÓN METÁLICA • Permite luces grandes y, por tanto, mayor versatilidad en el manejo del espacio.

• Incrementa el espacio interior gracias a que se reducen las secciones en las columnas.

• Disminuye de manera significativa el peso de la estructura y, en consecuencia, se reducen los gastos de cimentación.

cromancampos@gmail.com contacto@carlosaroman.com Cel. 300 555 9088

• Reduce el tiempo de construcción porque evita el uso de formaletas y permite prefabricar elementos de manera simultánea con otras labores como fundición de placas, construcción de muros y acabados.

• El procedimiento de montaje es sencillo y rápido, se realiza en seco y es limpio.

conStrUcciÓn liViana

CONSTRUCCIÓN LIVIANA

CONSTRUCCIÓN LIVIANA

PERFILES ROLADOS EN ACERO PA P RA CONSTRUCCIÓN LIVIANA Mu tr tu ie Mur uro ros estr tru ructu tur ura rale l s y di d viso v rriio ios - fa f ch c ada ddas - cie i lo l s ras r oss - entr ttrrreep episos N rm No r a NTC TTC 56 568 680 y NTC T 56 TC 566881

TIPOS DE PERFILES PERFIL PPARAL O VIGUETA T : perfil en forma TA

Los perfiles rolados en acero para construcción liviana Colmena Steel son la estructura ideal para láminas de yeso o fibrocemento y ofrecen una construcción rápida, seca, económica y segura, logrando adicionalmente la ejecución de una obra más limpia y reduciendo las cantidades de desperdicio. Otras de las ventajas del sistema de construcción liviana son facilitar el paso de ducto y posibilitar la remodelación y/o redistribución de áreas.

Parales y canales para muros PERFIL C-PARAL

PERFIL

LÍNEA DE PULGADAS FLANGE (F) RIGIDIZADOR (R)

ALMA (A)

PI **

2½´´- 3½ 4½´´- 5½´´- 6´´ - 8´´

15/8´´

½´´

PI Y *

1½´´- 2½´´ 3½´´- 4½´´- 5½´´

1¼´´

¼´´

PE**

3½´´- 4- 5½´´-6´´- 8´´

2´´

½´´

CLASE PERFIL No estructural Estructural

CALIBRES 24-22 20-18-16

No estructural

26-24-22

Estructural No estructural Estructural

20-18-16 24-22 20-18-16

Longitudes según necesidad PERFIL C-PARAL

PERFIL PI **

FLANGE (F)

63,5-88,9-101,6-114,3 139,7-152,4-203,2 mm

38,1-63,5 88,9 mm

PI Y * PE**

LÍNEA MILÍMETROS RIGIDIZADOR (R)

ALMA (A)

88.9-101.6-139.7 152.4-203.2 mm

41.3 mm

12.7 mm

31.8 mm

6.3 mm

50.8 mm

12.7 mm

* Parales para láminas de yeso

CLASE PERFIL

CALIBRES

No estructural

24-22

Estructural

20-18-16

No estructural

26-24-22

Estructural No estructural Estructural

20-18-16 24-22 20-18-16

de C, constituido por un alma de 30 mm, flanges de 19 mm y rigidizadores de 6 mm. Con forma la estructura principal sobre la cual se atornillan los perfiles Omega.

PERFILL OMEGA: diseñado para la fijación de las láminas de yeso cartón, de geometría trapezoidal, con o sin reborde.

PERFIL CANAL: perfil en forma de U, compuesto por dos alas de igual longitud (19 mm) y un alma de (41 mm). Está diseñado como alternativa de los ángulos para insertar las viguetas y servir de guía en la formación de la estructura principal donde se requiera mayor resistencia.

PERFILES ÁNGULOS: diseñados en forma de L. Se colocan perimetralmente para darle soporte y nivel a los perfiles Vigueta. TTa mbién son usados como perfil de cuelga y en aplicaciones de dilatación.

CARACTERÍSTICAS

Longitudes según necesidad

**Parales para láminas de fibrocemento

1. Amplio portafolio de referencias 2. Fabricados con equipos a base de rodillos (roladoras) de última 2 -3 4 ´´- 5 ´´ 1 2´´ PA DT Estructural 20-18-16 tecnología que garantizan secciones uniformes y dobleces a 90º No estructural 26-24-22 3 4 ´´ PA Y 1´´ 3.

Rolado y grafilado continuo en frío Estructural 20-18-16 No estructural 26-24-22 1´´- 1¼´´ 2 -4 5 ´´-6 ´´ 4.

Acero galvanizado calidad estructural (Fy=2320 kg/m2– 33Ksi) PA 8 ´´- 10 ´´- 12 ´´ 1½´´ Estructural 20-18-16 5.

Permiten múltiples diseños y acabados arquitectónicos Longitudes según necesidad 6.

Troquelado en línea para permitir el paso de tubería y otras Cielos Línea 15 instalaciones.

Es la línea especial de Colmena Steel de perfiles en acero que está 7. Óptima sismorresistencia. Excelente relación resistencia–peso. diseñada para conformar las estructuras de soporte de los cielos 8. radios de -doblez y secciones uniformes 01 71 • Bogotá, Colombia www.tuboscolmena.com rasos suspendidos en yeso Transversal cartón. 60 No. 45A - 85 Sur • PBX (1) 728 02 11 - Fax (1) 724Pequeños 9. Parales, viguetas y omegas grafiladas LÍNEA 15 10.Parales marcados con tinta indeleble según requerimiento ESPESOR ALMA FLANGE RIGIDIZADOR EMBALAJE NOMBRE CALIBRE LONGITUD (mm) (mm) (mm) (mm) (Unid.)

11.Longitudes estándar y según necesidades PERFIL C-CANAL

PERFIL

ALMA (A)

5 ⁄8 5⁄ ⁄ 8´´

5 ⁄8 5⁄ ⁄ 8´´- 5⁄ 5 ⁄8 ⁄8

5 ⁄8 5⁄ ⁄ 8´´

5 ⁄8 5⁄ ⁄ 8´´- 5⁄ 5 ⁄8 ⁄8

FLANGE (F)

5 ⁄8 5⁄ ⁄8

CLASE PERFIL

CALIBRES

5 ⁄8 5⁄ ⁄ 8´´ -

5⁄ 5 ⁄8 ⁄ 8´´ - 5⁄ 5 ⁄8 ⁄8

1⁄8 ⁄⁄8

1⁄8 ⁄⁄8

1⁄8 ⁄ ⁄8

1⁄8 ⁄⁄8

PERFIL VIGUETA T TA

0.45

26

38

19

6

2.44

30

PERFIL CANAL

0.45

26

41

19

N/A

2.44

50

PERFIL OMEGA

0.45

26

34

19

8

ÁNGULO DE DILAT ATA AT TACIÓN PERFIL ÁNGULO

0.45 0.45

26 26

30 25

20 25

PERFIL ÁNGULO DE CUELGA

0.45

26

20

20

2.44

25

3.05

20

N/A N/A

2.44 2.44

50 50

N/A

2.44

50

NOTA T : Los componentes del producto de esta ficha están en constante proceso de innovación y desarrollo, por lo que pueden estar sujetos a modificaciones.

TA

Transversal 60 No. 45A - 85 Sur • PBX (1) 728 02 11 - Fax (1) 724 01 71 • Bogotá, Colombia - www.tuboscolmena.com Construcción Metálica 18

93

entrepiSoS

CONSTRUC

EntrEpisos LÁMinA CoLABorAntE DECK-stEEL GrADo 40/37 UniÓn MECÁniCA

propiEDADEs FÍsiCAs Y MECÁniCAs sECCiÓn BrUtA ESPESOR

PESO

ÁREA

Cal/mm Kg/ml Kg/m2 mm2/m

mm3/m

Sy INFERIOR

mm3

mm3/m

876

20/0,85 8,30

8,83

1,135 513,450 546,223 27,670 21,317 22,678 18,558 19,743

22/0,70

Garantizamos: • Fabricación con acero estructural ASTM A 653 Grado 40/37 (Fy=40.000psi/280Mpa).

• Recubrimiento de capa de zinc G-60 (183 gr/m2 ).

• Menor consumo de concreto.

• Facilidad de instalación gracias a su clip de fijación mecánica.

• Mayor rigidez durante la etapa constructiva por su geometría.

• Mayor adherencia del concreto por sus resaltes.

• Longitudes según sus necesidades.

MALLA ELECTROSOLDADA (ACERO DE RETRACCIÓN) CONECTOR DE CORTANTE

LÁMINA DECK STEEL

Sx SUPERIOR

mm3

7,31

PESO

Cal/mm Kg/ml Kg/m2

VIGUETA DE SOPORTE (Perfiles en C)

mm

22/0,70 6,87

ESPESOR

VIGA PRINCIPAL

Ycg

mm4/m

394,109 419,265 27,520 16,434 17,483 14,322 15,236

propiEDADEs FÍsiCAs Y MECÁniCAs sECCiÓn EFECtiVA

ALtUrA 2" - AnCHo ÚtiL 0,94 m

LOSA DE CONCRETO h= 10 a 15 cm

INERCIA

mm4

Sp SUPERIOR

mm3

mm3/m

Sp INFERIOR

mm3

Sn SUPERIOR

Sn INFERIOR

mm3/m

mm3

mm3/m

mm3

5,528

16,519 10,466

mm3/m

6,87

7,31

10,557 11,231 13,279 14,127

20/0,85 8,30

8,83

14,922 15,874 17,499 18,616 20,446 21,751 14,649 15,584

11,134

proCEso ConstrUCtiVo 1. INSTALE Las láminas de DECK STEEL sobre la estructura principal, con un apoyo sobre la viga de 1 4 cm. Si va a fundir monolíticamente la losa de DECK STEEL y la estructura principal de concreto, asegúrese de que las 2 láminas se apoyen 2,5 cm sobre los bordes prefundidos.

3 2. INSTALE Los contenedores de cortante y ubique las instalaciones eléctricas e hidráulicas que Transversal 60dentro No. 45A de - 85 la Sur losa.

• PBX (1)Instale 728 02 11 Fax (1) 724 van a quedar embebidas el - acero de01 71 retracción (la malla), asegurándose de que esta quede separada 2,5 cm de la lámina de DECK STEEL, por medio de los correspondientes distanciadores.

3. FINALMENTE Coloque los testeros o formaleta que le van a dar el nivel a la losa y dispóngase a vaciar el concreto.

nota: Los componentes del producto de esta ficha están en constante proceso de innovación y desarrollo, por lo que pueden estar sujetos a modificaciones.

Transversal 60 No. 45A - 85 Sur • PBX (1) 728 02 11 - Fax (1) 724 01 71 • Bogotá, Colombia - www.tuboscolmena.com

94

Construcción Metálica 18

• Bogotá, Colombia - ww

red contra incendio

CONSTRUCCIÓN LIVIANA

RED CONTRA INCENDIO

RED CONTRA INCENDIO Cuando usted especifica un tubo de acero para redes contra incendio marca Colmena, cuenta con el respaldo y la garantía de calidad de la empresa líder en la fabricación de tuberías de acero, con más de 50 años de experiencia, atendiendo exitosamente los mercados nacionales e internacionales cumpliendo con las normas ASTM A-53 y/o ASTM A-795. Además de su utilización en redes contra incendio, estos tubos son recomendados para otras aplicaciones de conducción de fluidos poco corrosivos como aceite, aire, gas y vapor a altas y medias presiones.

TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN Longitud: +1, -0.5´´ Diámetro exterior: 1½´´ NPS e inferiores: +/- 1/64´´ (0.4 mm) - 1/32´´ (0.8 mm) 2´´ NPS o superiores: +/- 1% del diámetro exterior

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO Esfuerzo de fluencia: psi (min) 30.000 Esfuerzo de tensión: psi (min) 48.000 Porcentaje de elongación: 20% en promedio

SEGÚN NORMA ASTM A-795 DIÁMETRO NOMINAL NPS

3/4´´

DIÁMETRO EXTERIOR

ESPESOR DE PARED

(pulg.)

(pulg.)

PESO TUBO NEGRO (kg)

PESO TUBO GALVANIZADO (kg) 7.955

LONGITUD DEL TUBO (m)

PRESIÓN DE PRUEBA (psi)

1.050

0.083

7.657

6.00

1´´

1.315

0.109

12.541

12.911

6.00

700

1¼´´

1.660

0.109

16.128

16.615

6.00

1000

1½´´

1.900

0.109

18.624

19.192

6.00

1000

2´´

2.375

0.109

23.563

24.291

6.00

1000

2½´´

2.875

0.120

31.539

32.429

6.00

1000

TERMINADO

700

3´´

3.500

0.120

38.694

39.794

6.00

1000

3½´´

4.000

0.120

44.418

45.687

6.00

1200

4´´

4.500

0.120

50.142

51.580

6.00

1200

Los tubos se pueden entregar roscados, biselados en sus extremos para facilitar su unión por procesos de soldadura o con extremo liso y ranura victaulic para facilitar su unión con los acoples apropiados.

Y

X

SEGÚN NORMA ASTM A-53 DIÁMETRO NOMINAL NPS

DIÁMETRO EXTERIOR (PULG.)

ESPESOR DE PARED (PULG.)

PESO TUBO 6 M NEGRO (kg)

GALVANIZADO (kg)

LONGITUD DEL TUBO (M)

PRESIÓN DE PRUEBA (PSI)

1/4´´

0.540

0.088

3.793

4.137

6

700

3/8´´

0.675

0.091

5.067

5.512

6

700

1/2´´

0.840

0.109

7.597

8.155

6

700

3/4´´

1.050

0.113

10.096

10.810

6

700

1´´

1.315

0.133

14.990

15.891

6

700

1¼´´

1.660

0.140

20.290

21.450

6

1200

24.264

25.603

6

1200

1½´´

1.900

0.145

2´´

2.375

0.154

2½´´

2.875

0.203

51.719

53.757

6

2500

3´´

3.500

0.216

67.636

70.141

6

2220 1900

Transversal 60 No. 45A - 85 Sur6• PBX (1) 728 02 11 - Fax (1) 724 01 71 • Bogotá, Colombia - www.tuboscolmena.com 32.613 34.307 2300

4´´

4.500

0.237

96.355

99.587

6

6´´

6.625

0.280

169.399

174.239

6

1520

8´´

8.625

0.322

255.060

258.721

6

1340

10´´

10.750

0.365

361.616

366.215

6

1220

12´´

12.750

0.375

442.716

448.223

6

1060

16´´

16.000

0.375

558.984

565.984

6

840

20´´

20.000

0.375

702.085

710.920

6

680

nota: Los componentes del producto de esta ficha están en constante proceso de innovación y desarrollo, por lo que pueden estar sujetos a modificaciones.

Transversal 60 No. 45A - 85 Sur • PBX (1) 728 02 11 - Fax (1) 724 01 71 • Bogotá, Colombia - www.tuboscolmena.com

Construcción Metálica 18

95

Índice de anUncianteS

Anunciantes PÁG

´

ECOARIN LTDA. EMPRESA CONSTRUCTORA DE OBRAS ARQUITECTÓNICAS E INDUSTRIALES

96

ACERÍAS DE COLOMBIA ACESCO S.A.

LOGO EN PORTADA Y SEPARADOR DESPUÉS DE PÁG. 90

ASOCIACIÓN DE DISEÑADORES DE ILUMINACIÓN COLOMBIA - ASD LUZ

PÁG. 2

CÁLCULOS Y MONTAJES ESTRUCTURALES LTDA.

PÁG. 7

CARLOS A. ROMÁN

PÁG. 91

CMA INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN

PÁG. 65

CONSORCIO METALÚRGICO NACIONAL - COLMENA

PÁGS. 3 Y 77

CORPACERO S.A.

CONTRAPORTADA INTERIOR Y PÁGS. 56 A 59

CORPAC STEEL DE COLOMBIA LTDA.

CONTRAPORTADA

ECOARIN LTDA.

PÁGS. 44 Y 45

ESTRUMETAL S.A.

PÁG. 11

ETERNIT

MARCADOR DE PÁGINA

FAJOBE S.A.S.

GATEFOLD EN PORTADA

HUNTERDOUGLAS DE COLOMBIA S.A.

PÁG. 1

INGEACERO CONSTRUCCIONES S.A.S.

PÁG. 6

INGENIERÍA ESTRUCTURAL

PÁGS. 26 Y 27

METAZA S.A.

PÁG. 83

METECNO DE COLOMBIA

PÁG. 17

PANELMET

PÁGS. 36 A 39

SIKA COLOMBIA

PÁG. 53

TALLERES TÉCNICOS COLOMBIANOS

PÁG. 10

TECMO S.A.

PORTADA INTERIOR

TORNILLOS Y PARTES PLAZA S.A.

PÁG. 5

Construcción Metálica 18