04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 2 / 35
Introducción
El daño estructural se parece a la patología humana
Las “muertes” motivan los descubrimientos y desarrollos
Aprendemos de lo negativo para mejorar el futuro.
Colapso Tacoma NarrowsPuente Firth of Forth
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 3 / 35
Criterio Clasifica
Objetivo: Tipo de error humano que se produjo, para aplicar correctivos.
Opciones: Causa proxima e inmediata Caracteristicas tipologicas del elemento Momento en el desarrollo de la vida util
SE ACOGE EL TERCERO
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El daño estructural
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 5 / 35
Clasificacion
Antecedentes Proyecto Fabricación Montaje Uso Accidente Catastrofe Quien sabe por que!!!
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Puente de Menai, 1826
Puentes de hierro
Puente de hierro,1779
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Puente de Occidente, 1898 JM VillaPuente Firth of Forth , 1889
Puentes de Acero
Puente de Brooklyn, 1869
Puente de San Luis 1868
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 8 / 35
Defectos de material
Material defectuoso?Depende de cuando se construyó!!!
Rotura frágil
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Defectos de material
Rotura por fatigaLa ocasiona la repetición de cargas (cíclica)
• Desgarro Laminar
Defomación en la dirección del laminado, en estructuras soldadas
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 10 / 35
Corrosion conceptos
Destrucción de un material por reacción en su medio ambiente.
Es un fenómeno producido por una ley natural de estabilidad
El material trata de volver a su estado natural.
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Corrosion tipos
Quimica : Ataque por reacciones quimicas en el medio ambiente. (gaseoso o liquido) que no sea electrolito.
Electroquimica: Corrientes electricas entre dos zonas de metal con potenciales diferentes
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Desde la antigüedad, ha sido aparente la preocupación por reglamentar la salvaguardia de la vida y los bienes de los ciudadanos.
Desde la antigua Acadia, (Sumeria) en tiempos de Moisés, el rey Hammurabi publicó un código . Hoy muy famoso , con disposiciones muy claras, y drásticas al al respecto
Desde la antigüedad, ha sido aparente la preocupación por reglamentar la salvaguardia de la vida y los bienes de los ciudadanos.
Desde la antigua Acadia, (Sumeria) en tiempos de Moisés, el rey Hammurabi publicó un código . Hoy muy famoso , con disposiciones muy claras, y drásticas al al respecto
Hammurabi y su código
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 13 / 35
El reglamento (NSR-98)
Conjunto de prescripciones para la construcción, cuyo fin es garantizar la seguridad del usuario.
Representa la exigencia de la mejor practica contemporanea
Se revisa periodicamenteNo comprende todos los casos
posibles.
Conjunto de prescripciones para la construcción, cuyo fin es garantizar la seguridad del usuario.
Representa la exigencia de la mejor practica contemporanea
Se revisa periodicamenteNo comprende todos los casos
posibles.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 14 / 35
Fallas en el reglamento (1)
Frente a las cargasSobrecarga por lluvia (pondaje)Granizo Polvo consolidadoSobrecarga de construcción.
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Fallas en el reglamento (2)
Condiciones nó normales.Fallas por inestabilidad inelastica.(John
HancockRefuerzo CityCorp center ( 270 m
altura)
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Fallas en estados límites
El estado límite de servicio no se define muy bienLimitación desplazamiento horizontal. Abombamiento de alma
Producen movimiento, oscilación o vibración.
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04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 18 / 35
Ausencia de proyecto o normativa inadecuada.
Generalmente ocurre en obras pequeñas.
Prima el “yo lo sé hacer”
Se pueden presentar problemas
En algunas obras grandes, hay condicones especiales, que nó se tienen en cuenta y se desconoce la normativa.
Por ejemplo, puente gruas o
Torres de comunicación
Fallas en el proyecto. (1)
Tiene dos fases bien definidas: Concepción de la solución Materialización de la misma.
Si la primera se hace bien, no influye... Pero si nó?
La interpretación de los diferentes temas, puede deformar el propósito.
Tiene dos fases bien definidas: Concepción de la solución Materialización de la misma.
Si la primera se hace bien, no influye... Pero si nó?
La interpretación de los diferentes temas, puede deformar el propósito.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 19 / 35
Falta de definición de las condiciones de operación.
Manejo negligente de la estabilidad.
Confiarse en condiciones que pueden variar
Tratar de reducir costos aprovechando condiciones de entorno (apantallamiento)
Desconocer inconvenientes locales.
Falta de definición de las condiciones de operación.
Manejo negligente de la estabilidad.
Confiarse en condiciones que pueden variar
Tratar de reducir costos aprovechando condiciones de entorno (apantallamiento)
Desconocer inconvenientes locales.
Falta de documentación de referencia. Sucede en construcción industrializada,
que se generaliza la especificación Por ejemplo, punzonar huecos, que es
perjudicial cuando los espesores son apreciables y la operación puede causar rotura frágil.
Falta de documentación de referencia. Sucede en construcción industrializada,
que se generaliza la especificación Por ejemplo, punzonar huecos, que es
perjudicial cuando los espesores son apreciables y la operación puede causar rotura frágil.
Fallas en el proyecto (2)
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 20 / 35
CerradoAbierto
Errores numericos en los calculos.
Errores aritmeticos.
Calculo electronico
Alimentación de datos
Software malo o corrupto.
Errores numericos en los calculos.
Errores aritmeticos.
Calculo electronico
Alimentación de datos
Software malo o corrupto.
Fallas en el proyecto (3)
Mal dimensionamiento.Errores en las hipotesis de calculo
Error al proyectar estructuras inestables. Omisión de hipótesis de calculo Interpretar mal la forma de trahbajar una
pieza. Omitir el efecto del alveolado en las vigas
perforadas.
Mal dimensionamiento.Errores en las hipotesis de calculo
Error al proyectar estructuras inestables. Omisión de hipótesis de calculo Interpretar mal la forma de trahbajar una
pieza. Omitir el efecto del alveolado en las vigas
perforadas.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 21 / 35
Consideración del pandeo. Considerar mal los vinculos Visión errada de la estabilidad lateral
Consideración del pandeo. Considerar mal los vinculos Visión errada de la estabilidad lateral
Condiciones de arriostramiento.
Fallas en el proyecto (4) Consideración del pandeo.
Considerar mal los vinculos
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 22 / 35
Falta de calculo de las uniones.
Se suele delegar en el dibujante
El proyectista no tiene practica de taller
Se generan eccentricidades y defectos
No se entiende la factibilidad de hacerlas
Se usan métodos inadecuados
Fallas en el proyecto (5) Falta de comprobar estados límites (estabilidad)
Comprobación del pandeo lateral , que por lo general no hace falta, pero que puede estar
No solo mal Sino muy mal
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 23 / 35
Errores de planos
Planos incorrectos No conformes con la memoria de
calculo. Uniones incorrectas o irrealizables
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 24 / 35
Errores de fabricaciónInconformidad con Planos
Errores de fabricacionInconformidad con planos
Fabricacion fuera de tolerancia
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 25 / 35
Fallas en el montaje
!/3 de los accidentes ocurren en el montaje. La estructura no esta completa hasta que
este montada La estructura en proceso puede ser débil
o inestable Los elementos reciben su primera dosis
de carga Saldrán a relucir los errores y defectos.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 26 / 35
Fallas en el montaje.
Falta de conformidad con planos Falla en tolerancias Insuficiente estabilidadFalsas maniobras
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 27 / 35
Fallas en el control
Debe detectar todos los defectos que se han producido.
Falta o insuficiencia de control Introducción de modificaciones Falta de coordinación en el equipo
técnico
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 28 / 35
Fallas en el uso
Mala utilización y abusos Variación en magnitud o posición de
cargas Vinculación a otras estructuras
Modificaciones de la estructura. Perforaciones Retiro d emiembros Apoyo de letreros, conducciones.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 29 / 35
Insuficiente Mantenimiento
La estructura puede envejecer Adecuada protección inicial Inspecciones y reparaciones
periódicas. Protección en función del acceso para
mantener
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 30 / 35
Y Por que pasó?
Previsibles Incendios (Normas NFPA)
Imprevisibles (Baja probabilidad, alto costo) Explosiones Choques
Inexplicable Deficiencias cuya causa no s epuede definir,
porque no se dispone de elementos de juicio adecuados
Se han ocultado las evidencias
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 31 / 35
Una cubierta en diente de sierra de 10 m, Vigas de 25
m de luz . Se colapsó por sobrecarga de granizo ( 20
kg/m2)
El esfuerzo en la diagonal generó una sobrecarga en
la cartela del nudo.
La excentricidad del gramil introdujo esfuerzos de
flexión, lo que produjo rotura del angular
Una cubierta en diente de sierra de 10 m, Vigas de 25
m de luz . Se colapsó por sobrecarga de granizo ( 20
kg/m2)
El esfuerzo en la diagonal generó una sobrecarga en
la cartela del nudo.
La excentricidad del gramil introdujo esfuerzos de
flexión, lo que produjo rotura del angular
T = 12,4 ton
ton/cm2 >> 1.8 ton/cm2
Gramil
Centroide e
Vertical exagerada
Algunos Casos: Abuso
Cercha 16 m luz, deformada sin llegar a colapsar.
Se acopiaron los materiales de la cubierta sobre la estructura y la cercha cedió
Inestabilidad geométrica de los apoyos, usado para apoyar canal interna
Error muy frecuente en el pais. Se previene con barra adicional, o cartela
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 32 / 35
Faltaba esto!!!
Error de Interpretación: Correas
Se mostró esto
Se queria esto
Unas correas de uso pesado, construidas con perfil U y
celosia en redondo soldado a los elementos. Cinta inferior
en acero redondo.
El plano mostró un alzado y una sección. No mostró
planta, que era lo deseado.
Se construyó una celosia simple , disminuyendo la
cantidad de material
Error descubierto a tiempo.
Unas correas de uso pesado, construidas con perfil U y
celosia en redondo soldado a los elementos. Cinta inferior
en acero redondo.
El plano mostró un alzado y una sección. No mostró
planta, que era lo deseado.
Se construyó una celosia simple , disminuyendo la
cantidad de material
Error descubierto a tiempo.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 33 / 35
Puente colgante, 853 m luz, viga de rigidez de alma llena de 2,40 m de alto. ( 1/350) >> ( 1/90)
Colapsó el 7 de Noviembre de 1940 Osciló con 36 cps bajo vientos de
50 a 70 km/h A las 10 a.m. entró en resonancia y a
las 11:10 cayó el tablero central
Puente colgante, 853 m luz, viga de rigidez de alma llena de 2,40 m de alto. ( 1/350) >> ( 1/90)
Colapsó el 7 de Noviembre de 1940 Osciló con 36 cps bajo vientos de
50 a 70 km/h A las 10 a.m. entró en resonancia y a
las 11:10 cayó el tablero central
Puente Tacoma Narrows
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 34 / 35
Hotel Hyatt Regency
Los proyectistas especifican unas
pasarelas imposibles de construir.
Los ingenieros de campo resuelven el
dilema sin comprobarlo
Resultado: El colapso de la pasarela
debido a la carga “Normal”
Mueren 112 personas.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 35 / 35
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 36 / 35
Proceso de rehabilitación
Recabar información sobre la estructura a rehabilitar
Evaluación de su capacidad portanteDiseño del refuerzo necesario para
rehabilitar Va desde acción cosmética hasta
apuntalamiento total para arreglar.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 37 / 35
Objetivo de la rehabilitación
Obtener una estructura suficientemente segura, limitando al máximo la intervención onerosa.
La primera tentación es el reemplazo de la estructura dañada.
Pero un poco de cavilación puede ayudar a obtener una solución viable, con un costo aceptable.
No hay soluciones hechas.
No existen normas para rehabilitar estructuras.
Solo hay recomendaciones que se basan en el buen juicio del proyectista.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 38 / 35
Información históricaProyecto original (Planos, memorias) Identificar fabricante y calculista Tipificar materiales y técnicas constructivas. Establecer propiedades mecánicas
(ensayar, si es preciso) Reconstruir la geometría (medirla, si es
preciso) Plantear un modelo estructural idóneo.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 39 / 35
Comprobar según norma vigente
Por lo general lleva a desechar la estructura. Pero las incertidumbres son diferentes.
Se conocen mejor las cargas permanentes. Se conoce el destino del edificio, luego se evalua
mejor la sobrecarga Se puede conocer la historia de uso del edificio.
Además se desconoce la historia de uso, y abuso, del material
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 40 / 35
Refuerzo o Rehabilitación?
Refuerzo: Trabajo que pretende aumentar la resistencia o rigidez de una estructura.Puede o no ser parte de una rehabilitación.
Rehabilitación: Lograr que una estructura pueda emprender una nueva vida. Puede consistir de una reparación, una reconstrucción o un refuerzo o todas ellas.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 41 / 35
Enfoque del tema
Reforzar estructuras Para aumentar capacidad Para recuperara capacidad perdida
Rehabilitar estructuras Para corregir patologías Para recuperar funcionalidad
Usar Estructuras metálicas para rehabilitar otro tipo de construcciones.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 42 / 35
Refuerzo de estructurasCausas
Necesidad de aumentar la capacidad por Cambio de uso Redefinición de usos Aumento de valores de sobrecargas (cambio de
normas: Vg. refuerzo antisísmico)
Necesidad de recuperara la capacidad por Degradación por edad Efecto de defectos de diseño o construcción Accidentes o catástrofes
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 43 / 35
Refuerzo de estructurasTipología
Aumentar dimensiones o mejorar geometría. Añadir material (Aumentar área) Generar sección más resistente Mejorar condición de pandeo.
Reducir la magnitud de los esfuerzos. Acomodar el diseño funcional
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 44 / 35
Mecanismos de refuerzo. Reducir solicitaciones: Añadir piezas
estructurales para redistribuir las cargas. Reforzar vigas: Mejoría de la forma (inercia,
esbeltez, Forma)Refuerzo de alas (flexión) Reforzar almas ( flexión moderada, cortante) Convertir en estructura mixta.
Refuerzo de Puntales o columnas Mejorar sección (Inercia, radio de giro) Aumentar área. Reducir esbeltez
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 45 / 35
Refuerzo de uniones Pernadas
Usar pernos más resistentes.(comprobar las chapas)
Aumentar diámetro (implica preperforar) Aumentar cantidad (rediseño de la unión) Controlar distancias y estado de esfuerzo.
Soldadas Para filetes, aumentar el depósito y/o la longitud Complementar con tornillos de alta.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 46 / 35
Refuerzo de celosía
Cinta comprimida: Aumentar material (área) Mejorar forma (radio de giro, área) Reducir esbeltez
Cinta traccionada. Aumentar material
Diagonales Reforzar según acción.
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 47 / 35
Siempre tener en cuenta
La seguridad es el principal aspecto Pero no se debe gastar mas de lo
necesario. El Ingenio debe orientar el trabajo Por eso Uds. son Especialistas en
patología
04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 48 / 35
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04/13/23 Ing German Urdaneta H 2009 49 / 35