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Rehabilitacion-de-columnas-de-concreto-reforzado-con-angulos-y-soleras-de-acero
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE
MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERIA
Rehabilitación de Columnas de Concreto Reforzado con
Ángulos y Soleras de Acero
T E S I S
PRESENTADA POR
JOEL ASCENCIO AGUILAR
PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
México DF. Marzo de 2005
UNAM – Dirección General de Bibliotecas
Tesis Digitales
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respectivo titular de los Derechos de Autor.
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE . .
MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERIA
Rehabilitación de Columnas de Concreto Reforzado con
.-
Angulos y Soleras de Acero
T E S I S
PRESENTADA POR
JOEL ASCENCIO AGUILAR
PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
México D.F., Mayo de 2004
·'¡JlUU.~ ;DAL; ; . .l A' :·I! l!UJ.
Av¡''N''H\ 1 í
}v\l.J. l ' ',:
Señor
JOEL ASCENCIO AGUILAR
Presente
FACULTAD DE INGENIERíA
. DIRECCiÓN
FING/DCTG/SEAC/UTIT/113/02
En atención a su solicitud me es grato hacer de su conocimiento el tema que propuso el
profesor DR. SERGIO MANUEL ALCOCER MARTíNEZ DE CASTRO, que aprobó esta
Dirección, para que lo desarrolle usted como tesis de su eJ<amen profesional de INGENIERO
CIVIL.
"REHABILITACiÓN DE COLUMNAS DE CONCRETO REFORZADO CON ÁNGULOS Y
SOLERAS DE ACERO"
INTRODUCCiÓN Y OBJETIVOS
1. ASPECTOS GENERALES
11. REHABILITACiÓN DE EDIFICACIONES DE CONCRETO
REFORZADO DAÑADAS POR LO §?ISMOS DE 1985.
111. DESCRIPCiÓN DEL PROGRAMA EXPERIMENTAL
IV. RESULTADOS DE LOS ENSAYES
V. ANÁLISIS DE RESULTADOS
VI. CONCLUSIONES
REFERENCIAS
Ruego a usted cumplir con la disposición de la Dirección General de la Administración
Escolar en el sentido de que se imprima en lugar visible de cada ejemplar de la tesis el Título
de ésta.
Asimismo le recuerdo que la Ley de Profesiones estipula que deberá prestar servicio social
durante un tiempo mínimo de seis meses como requisito para sustentar EJ<amen Profesional.
/
Este trabajo lo-dedico afectuosamente a:
Mis padres María y Pedro por su apoyo, con el cual alcancé e hice realidad esta meta.
A todos mis hermanos por el apoyo que siempre me han dado.
A todos mis amigos que estuvieron conmigo en las aulas
A todas las personas del CENAPRED por el apoyo y la amistad que me brindaron durante la
realización de este trabajo, en especial al M.1. Roberto Durán y Dr. Sergio Alcocer por la
oportunidad que me dieron para realizar el presente trabajo.
Por supuesto a todos los profesores de la Facultad por el conocimiento que adquirí durante mis
estudios.
CONTENIDO
INTRODUCCiÓN ........................................................................................................................................................ 1
OBJETiVOS ................................................................................................................................................................. ]
]. ASPECTOS GENERALES ........................ ............................................................................................................. 3
1.1. EL SUELO DE L\ CIUDAD DE MÉxIco ....... ... .... .... .. .. ... ............ .. ...... . ..... ... ..... . . ....... .... .. .... .. .... . . .... .. . .. . ... . ... .... ..... 3
1.1.1. Características generales ........... ........ ... .. .... .................. . .... ...... ...... ..... ... .... ..... ....... ...... .............. ........ .. .... 3
1.1. 2. Zonificación sísmica por tipo de sllelo ....... ...... . .. ....... ...... .... .. ............ ..... ....... ........... .. ......... ........ ... ....... .. "'
1.2. SISMICIDAD DE LA CIUDAD DE MÉXICO .......... ........ ... . .. . ..... . .. ... ... . ........ . .. . .. .. . ... . .. .... . . . ... .... ... ...... . .. . ...... .. .. .. . ... .4
1.2.1. Causas de los sismos en México .......... ...... ... ...... ... . . ........ ... .. ... ... . ..... .... ... "
/. 2. 2. Registro de sismos en la cilldad de .1 léxico .. ... ........ . . . .. ... ..... ... .... ... .. . ...... 6
1.2 .2.1. Registros de movimientos sísmicos con instrumentación ..... ... ... ... ... ... ... . ... .. ... .. ...... .. ..... ............... 7
123. Sismo del 19 de septiembre de 1985.. . . ........................................................... .... ... ... ........... .. ...... . .... 7
1.3. CONSECUENCI.·\S DE LOS SISMOS DE 1985 EN EDIFIC\CIONES DE LA CIUDAD DE MÉXICO ..... ....... .. ........ . ... ... ..... . 9
1.3. /. Estadísticas sobre daPios en edificaciones.. . ..... 9
1.3.2. Es/adís/icas sobre rehabili/ación de edificaciones dañadas ..... .. .. .. .. ... ..... .... . ... ll
2. REHABILITACiÓN DE EDIFICACIONES DE CONCRETO REFORZADO DAÑADAS POR LOS
SISMOS DE ]985 ....................................................................................................................................................... 13
2.1. MATERIALES USADOS EN REHABILlT.-\CIONES DE ESTIWCTUR .~S DAÑADAS POR LOS SISMOS DE 1985 .......... 13
2.1. /. Resinas epóxicas ..
2. /.2. Concre/o.. . ..................... .
2.1.2.1. Concreto polimérico .. .
2.1.2.2. Concreto lanzado ...... .
2. 1. 3. Mor/eros v Lechadas ................. ... . ..... .. .... ... ...... ......... ... ..... .. .. .
......... 13
N
.14
.. .... .................... 14
. N
2. /...¡ Elememos .1' eoneclOres de acero. . ..... .. ... ... .. .. ... ... .. . ........ ...... ....... .. .. .... ... ......... 15
2.2. SELECCiÓN DE TÉCNICAS DE REH AB ILITACiÓN ...... .. .. .... ... .. ... . ....... ... . ....... . .... . ....... . ...... 15
2.2. /. Técnicas de rehabilitación para irregularidades ver/ieales ................ .... ........ ..... . . .. /5
2.2.2. Técnicas de rehabilitación para irregularidades hori:::ol1lales .... ...... ... .... ... ... .. . /6
2.2.3. Técnicas de rehabilitación por falla de resis/encia.... .. 16
2.2-"'. Técnicas de rehabilitación por impactos potenciales de edificios adyacen/es.. . ... 16
2.3. TÉCNICAS DE REHABILITACiÓN IMPLEMENTA DAS EN EDIFICACIONES DE LA CIUDAD DE MÉXICO DESPUÉS DE LOS
SISMOS DE 1985 .......... ..... ............. ............... ............ . . .... .. 17
2.3. /. Sellado de grie/as.... . ..... / 7
2 32 Reemp/cco del acero de refúer:::o pundeado o r% . . ...... ..... ... . .. 18
2.3.3. Encamisado de concreto de elemel1los de marcos: colllmnas. I'igas. nlldo.\ .18
2.3.3.1. Colulllnas ................ .. ...... ..18
2.3.3.2. Vigas.. . ...................................... . .. 18
2. J 4. Encamisado de colllll1nas l' vigas cl)n elemel1fos de u('ero flÍnglllo.l . .\'uleru.l)
2.3.4.1. Colulllnas ..
2.3.-1.2. Vigas ..
2. J 5 .. .J dición dI! /1/111'0.1 de concrelo rejiJ,-::"do.
2. J Ó . . .J dición dI! UJl1 lul\ 'ien lOS me/ólicl)s .. .
2. J 7 .. .J dición dI! nllel'OS lI1orcos (II1UC/' !) 1I/"rC(jSJ.
2.3.8. Refiter::o dI! II/lIros de mal17pos/ería con mallu l' upl(/l1acfo ,le /llOrlero.
2. 3.9. Coh/es de !Jree.\jiter::o .
2.3./(). Refiter::o del Diaji'Ogl17o del Piso. .
2.3./ /. Refiter::o de las Conexiones LO.\ a- .\/lIro ..
. . . .. ..... l c)
........... .... .. ... .. .... 19
. .. .... ... ... . .............. .. ..... 20
. .. 2/
22
22
) o .. .. _.l
.... 23
.2-1
..25
3. DESCRIPCiÓN DEL PROGRAMA EXPERIMENTAL ................ .................................................................. 27
3.1 DESCRIPCiÓN DEL EDIFICIO BASE DE LOS MODELOS ..... ...... ..... .. ...... .... ....... .......... ........... .................................... 27
3.1.1. Características generales... . ....... ...... ..... ....... .... ... .... . .. .... ....... ..... .. .......... ... ................... 27
3. 1.2. Daños a causa de los sismos de 1985... ..... .. .. . . ...... ... ....... ..... ...... ..................... 28
3. l. J Descripción de la rehabilitación del edificio. . .. .. ..... . .... ....... .. .. ........ ...... ... .. ..... 28
JI. 4. Instrumentación sísmica del edificio ........................... ... .. ... ....... .... . ... ... ..... ... ........... ........... ... .. .. ... 30
3.2. DESCRIPCiÓN DE LOS ~IODELOS .. .......................... ... ....................... ............ .... ... .. ..... ..... ........... .... ..... ... ..... .. .... .. 31
3.3. DISEÑO y CONSTRUCCiÓN .................... ........ .................. ..... .......... .. ........... ........ ........... .................... .... .... ... .... . 31
3.3. l . Diseño de los especímenes. .............. ..... ...... ... .. .. . ..... ... .. .. .... ... ............. ... .............. ...... ........ 32
3.3.1.1. Diseño por tlexocompresión con RDF-66 ...... .... ..... ..... ....... ... .... ..... .... ......... .. ..... .. .. ........................... . 32
3.3 .1.2 . Diseño por fuerza cortante de columnas con RCDF-66 .. .. ......... ....... ...... ...... ... ... ..... .... ............. .......... 33
3.3 .1.3 . Diseño por anclaje de columnas con ACI-318 (1966) ... .... .... ..... ... ............ ....... .... .. .. .... .... ..... ... ........ ... 34
3.3.2. Construcción de los modelos. ..... .. ... .. . .. ..... .. .. ..... ... ... .. ...... ... .... ... ..... . .... 35
3.3 .2.1. Armado ......... .. .... .... ..... ...... ...... ........................ .. ............. ..... ... .. ...... ..... ............... ..... ....... ................... .. 35
3.3.2.2. Cimbrado y Colado ..... ....... ... ................. ....... .... ............ ..... ..... .. .... ...... ...... .. ... ...... ...... ..... ..................... 36
3.3.2.3. Pruebas de resistencia de concreto utilizado ... .............. ....... ... ........ ............ ...... .. ... ... .... ...................... 37
3.3.2.4. Rehabilitación ....... ............. ...... .............. .. .... ... ....... ... .... ...... ... ........ ......... ... .... ......... .. ...... .. ............... .... 38
J 3. 3. Marco de carga .. .. ......... .. ......... ...... ... .... .... ... .. .. ..... ... ... ... .... ..... .. ... ......... ............ ..... ... ... ....... ...... .. ..... ...... 39
3.3.3.1. Historia de carga ... .......... ................. .... .. ................ .... ....... ... .. ................ ................ .... ............ ........... .. 43
3.4. INSTRUMENTACiÓN I:\TERNA .. .... ..... ...... .... ... ......... ... ........ ........ .... ... ..... ......... ... ....... ..... ........ ..... ......... .. ....... ... .. . 44
3.5. INSTRUMENTACiÓN EXTERNA .. ..... .................... ... .. ... ..... ...... .. ...... .... .... .. .. ..... .... .... ..... ...... .... ...... .... .................... 44
3.5.1. Instrumentación de la rehabilitación . .... ... ..... ... ..... ..... .... ... ...... ... ... ..... .... ..... .... ... .. ...... .... .. .... .......... .. ........ 45
4. RESULTADOS DE ENSAyES ............................................................................................................................. 47
.+.1. MODELO C-66* ... ...... .. .......................... ............... ... ............... ....... ..... ....... ...... .......... ......... ................ ..... ......... . 47
-1.1.1. Patrones de agrietamiel1lo ............. . . ..... ........ .. ............. ................. 47
4.1. 2. Definiciones. ..... ....... .. .. .. ........ ...... . .. ... ........ ... .... 49
4.1.2.1. Distorsión y curva histerética .... .... ............. ............. ......... ...... .... ... .. ........... ......... .... .................. .... .... . 49
4.1 .2 .2. Rotación y curvatura ........... ............... .. ... .. ... ............ .... ......... ....... ....... ....... .. ..... .... ... ... ....... ... ....... ... ..... 50
4.1. J Comportamiento histerético júerza cortal1le-distorsión.. ........... .. .. . ... .. .... . ...... ... ................ 50
4.1. 4. Instrumentación externa. ..... .. ....... ... .... . ..... ......... ... ....... . ......... ....................... 5 J
4.1.4.1. Rotaciones .................... ..... ... ..... ..... ... .. ... ... ............................ .. ..... ........ ......... ............... ... .... .... .. ..... ..... 51
4.1. 5. Instrumentación interna.. .... ... ..... ..... ..... ...... . .. .. ... ...... ..... .... ................. .................. 53
4.1.5.1. Barras longitudinales .............. ........ ....... .. .. ........ .......... ....... ................ ........... .......... ..... ........ .. ............. 53
4.1.5 .2. Barras transversales ................ ......... ... .. ... ...... ............. ........ .... ... ................. ... ...... .. ..... .. .... .. ..... .... ........ 54
4.2. MODELOC-66-R ........................... .. .... ..... ............ .. .... ............... ... ..... ..... ..... .. .... ......... .. ..... .. ... .. .... ...... .......... ...... 56
-1.2. 1. Patrones de agrietamiento ....... ..... ... ..... . ... .. ... ...... ... ....... .. .. ... .. 56
-1.2.2. Comportamiento hislerélico júerza corlante-dislOrsión ..... 59
-1.2.3. Instrumentación exlerna .............................. .. ....... ...... .. ......... . ..... 60
4.2 .3.1 . Rotaciones............. ...... ... ... . . .. .... ........ .. ... ... ... .......... .. ... ...... ........ ....... ... ............ 60
4.2.3 .2. Deformímetros de la rehabilitación ......... ... ...... ....... ..... .... .. ... ...... .. .. .... ............. 61
-1.2. -l. Inslrllmenlac;ión il1lerna ...... ....... .. ........ ..... . ... ... .. .... ......... . ...... ... .. ...... ... .. .... .... .. .. ........ .. 64
4.2.4.1. Barras longitudi nales ... .... ..... ........ .... ...... ... ........ ....... ... . .... 64
4.2.4 .2. Barras tranS\'e rsales ..... .. .. .. ..... .. ... ... .. ....... .. ... .... ...... .... .. ... .......... .... ..... 65
·+,"1. MODELOC-66-S .. ....... .. .. . ..... . . ...... ..... ... .. .. .. ............ ...... .... ...... ........ ....... ....... .... ... 66
4.3. 1. PCllrones de agriewmiento .................. .. ..... ....... ......... ... . ........ ..... ..... . ... ... .... ... ..... .. .. ... ...... 66
-1.3.2. C ol11por/amiento hislerél icofiter::a cOr/al1le-diSlorsión .. .. .... ... ...... . ........ ..... .... ....... .. .......... ...... . 67
-1.3.3. Inslrul11enlación exlerna .. ............. ...... ..... . . .... ..... ... .. ........... ..... .... ... . ..... 68
4.3 .3. 1. Rotaciones.. ... . ........ .... .......... .. .... .. ...... ..... ...... .. ....... ... ..... ..... .. ... ... ....... ....... .. ..... 68
4.3 .3.2. Deformímetros de la rehabilitación .... ...... ....... ........ ...... ..... ... .. ... ....... .......... ..... .. .... .. ........ ... ... ...... .. 69
4.3. -l. InSlntl11enlación inlerno .... ....... .. 73
4.3.4 .1. Barra~ longi tudinales ............ .. .. ......... .... ...... .... ...... .... ... .. ...... .. .......... .... .................. 73
4.3.4.2. Barra~ trans\'e rsa les .. .............. . . ... ..... ... .... ..... ... ... ... ......... ...... ...... .... ... ............... ... .. .. 73
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS .............. ......... .......... ..................... ...................................................................... 77
5.1. AGR IETAM IENTO ..... .... ..... ..... .. ... ....... ............ .. .. ... ... ....... .... ..... .. ... ..... ... ... ..... ... .... .......................... ........ .. .. .. ... .... 77
5. 1.1. Comporf(/l11ielllO general.. .......... .. .... .. .................. .... .............. 77
5 .2. MECAN ISMO DE FALL.-\ ........ ... ....... ... ............. ... ..................... .... ..... ...... ... .... ......... ................ ..... ............ ........... 78
5.2. 1. Concreto... .. ................... ............. .. 79
5.21. Re!lIer::o il7lerior........ .. ..... .. .......... 79
5.2 1. Rehabilitación . ... .... ......... .. .. 80
5.2. RESISTENCIA .-\ CORTE.. .. .................. . ........ .. ........ .. . . ......................................................................... 80
5.2 1. I'vlétodo.-1C/3IS-1999.... ....................................... .............. .. . .................... ..... 80
5.2.1. FEMA-r 3 (Lin¿<il71iel7los de Rehabilitación Sísmica / 997) ....... ..... .. .. ....... .................. .... ....... .. ........ 8 /
5.2. DEGRADAC IÓN DE RIGIDEZ....................... .................. .............. .. .. .. ......... . ..... ..... ................................. . 82
5.2/ . Rigide:: SeCOl7le l' rigide:: de cic/o .................... ...... . ........... ... .. ........... .. .. ... ... .. ..... 82
5.21. Obsermciol1es sobre la pérdida de rigide::.. .. .. .. ...... ................. .. .. .... .. ... .... ... ... .. .. ......... ................ 83
5.3. COMPARACIÓN DE REG LA\I1ENTOS RDF-66 y RDF-96 ...... ...... .. ..... .. ... 84
5.4. M ARCO DE CAKG.-\ . ..... .. ... .. ...... ... ... . ... ........ .... .... . ..... .... ..... .. .. .. ... 86
CONCLUSIONES Y RECOM ENDACIONES .. ..................................................................................................... 89
APÉNDICES Y REFERE'ICIAS ............................ ........................ .. ....................................................................... 91
APÉNDICE A ............................... .. .... ........................................................................................... ..... .. ...... .. .. .... ...... 91
INSTRUMENTACIÓN I 'TER:-\A ............. .......... ............................................ ........ .. .............. .. .............................. .. ...... 91
APÉNDICE B .. ........... .. .............................. ........... ...... .... ............... .... ... ................ ... ................................................ 93
I NSTRUMENT.-\C IÓ~ EXTERN.-\ .... .... ....... .. .......... .... ....... ... ... .. .............. .. ................ .. .......... .. . ....... ....... ........... . .. . .. 93
APÉNDICE C ................ .. ....................... ..................................... .. ........................................................................... 98
RESULTADOS DE CILl i\DROS DE PR UEBA DE LOS \ \ODELOS .......... .... . .. . .. ... .. ........... ... 98
ANEXO FOTOGRÁFICO ...... .................................................................................. .. ...... .... .................................. 101
REFERENCIAS .. .... ........................................................................................ ......................................................... ]2]
INTRODUCCiÓN
Como es sabidn. México se encuentra localizado en una zona altamente sísmica. por lo que gran parte de la
costa del Océano Pacífico está sujeta a fenómenos de esta naturaleza. Debido a las condiciones que presenta el suelo
de la ciudad de México. considerando que está relativamente lejos de los epicentros regi strados. se ve afectada
seri amente cuando ocurren dichos eventos sísmicos. Tal es el caso del desastre ocurrido debido a los sismos del 19 y
20 de septiembre de 1985. en los cuales un gran número de estructuras construidas se vieron seriamente dañadas e
incluso colapsaron totalmente en gran parte de la zona centro de la ciudad.
A raíz de aquella ex periencia , fue necesario evaluar los daños en las edificaciones y dar un dictamen de cuáles
eran reparables y cuáles no. Conjuntamente se realizaron diversos estudios sobre las posibles causas de los daños y
los tipos de falla de los elementos estructurales.
Así. los ingenieros me xicanos plantearon diversas técnicas para reparar los daños y rehabilitar las
ed ificaciones. Estas técnicas fuero n basadas en la experiencia y criterio de los ingenieros a cargo del proyecto de
reparación . ya que. desafortunadamente no se contaba. y no se cuenta aún. con criterios de di seño o guías en las
cuales se apoyaran los proyectistas para llevar a cabo dichas rehabilitaciones . En la mayoría de éstas. no se sabía si
su comportamiento ante so licitaciones sísm icas iba a ser favorable o desfavorable para la estructura.
A más de 18 años de los sismos de 1985. aún no se cuenta con información suficiente o algún material de
apoyo para el diseño de rehabilitaciones de elementos estructurales. Por ello. el Centro Nacional de Preyención de
Desastres (CENAPRED) hace algunos años. inició un proyecto para evaluar el comportamiento de algunos edificios
rehabilitados. Con este fin. una de las etapas del proyecto. consistió en instrumentar los edificios con acelerógrafos
que proporcionen información sobre el comportamiento dinámico de la estructura .
Como otra etapa del proyecto, se realizaron y se continuarán realizando pruebas de laboratorio de
especímenes rehabilitados con características geométricas y mecánicas similares a las que se utilizaron en los
edificios estudiados.
Así, el presente trabajO contiene el análisis y los resultados obtenidos de dos especímenes (columnas de
concreto reforzado) que fueron rehabilitados con una camisa de ángulos y so leras de acero, la cual fue una técnica de
rehabilitación comúnmente empleada en esos años y posteriormente.
Este trabajo consta de cinco capítulos. En el primero se establecen las condiciones del suelo de la ciudad de
México y los daños ocurridos en las estructuras provocados por los sismos de 1985. El segundo, presenta un
panorama general sobre las técnicas de rehabilitación que fueron empleadas en los edificios dañados por los sismos
de 1985. En los siguientes tres capítulos se presenta el proceso seguido en los ensayes de los especimenes de prueba,
los resultados y análisis de los datos obtenidos de éstos.
OBJETIVOS
Con la reali zac ión de este trabajo se alcanzarán los s igui entes objetivos:
1) Contribuir en e l estudio e investigació n sobre e l comport ami ento y la eficacia de las técnicas de
rehabilitació n a base de elemen tos de acero empleadas en ed ifi cios de concreto refo rzado.
2) Establecer el comportamiento general de columnas de concreto reforzado empotradas en sus extremos.
rehabilitadas con la técnica de e ncamisado con elementos de acero.
3) Establecer la contribución del encami sado para soportar cargas latera les cíclicas.
4) Comparar el comportamiento de columnas de concreto reforzado diseñadas con los reglamentos RDF-66 '!
RDF-93.
5) Contribuir en las bases para establecer ayudas,! criterios de diseño de rehabilitación de columnas de
concreto reforzado con una camisa de ángulos y so leras de acero.
CAPITULO 1
ASPECTOS GENERALES
En este capítulo se presenta un panorama general de las condiciones sísmicas de la ciudad de México y la
forma en que éstas afectan la s estructuras de la ci udad. así como los principales daños que sufrieron las edificaciones
que ex istían en la ciudad c uando ocurri ero n los sismos de 1985.
1.1. EL SUELO DE LA CIUDAD DE MÉXICO
Nuestro país se encuentra en una zona altamente sísmIca. Au nado a esto. el tipo de suelo que existe en la
ciudad de México prese nta características muy desfavorables para las estructuras que se ven sometidas a acciones
sísmicas. r\ continuación se describirán breyemente las co ndiciones que imperan en el subsuelo de la ciudad de
México.
1.1.1. Características generales
La parte central de la ciudad de Méxic() ~e encuentra en lo que fue un lago. mismo que se formó al oc luirse un
río como consecuencia de 13 actividad volcá nica en la s eras terciaria y cuatern3ri a. El centro de la ciudad creció
desde el siglo XVI a expensas del lago y esta nueya tierra estaba compuesta por una capa sed imentaria de arcillasde
cenizas yolcánicas con grandes cantidades de ag ua . 100'X a 500Sf (Ref. 7) Debido a la debilidad y alto contenido de
agua de los sue los de la ciudad, lecho fango so del antiguo sis tema de lagos de la cuenca de México. las o ndas
sísmicas que arriban al valle quedan atrapadas en este estrato de espesor promedio de 30 a 50 metros . Estas ondas
sí;;micas confinadas producen amplificación del movimiento del terreno. que en el caso del sismo del 19 de
septiembre llegaron a ser v3rias veces más grandes en el lec ho del antiguo lago que las vibraciones sentidas en las
zonas topográficamente más altas de la ciudad . donde el terreno es mucho más firme (Ref. 14). En la figura 1.1 (Ref.
6) se muestra un bosquejo estratigráfico del yalle de México en dirección N-S y E-O en la cual se apreci an la s
principales formaciones mo ntañosas de la ciudad y los depósitos sedimentarios del antiguo lago. En la figura 1.2 se
muestra la estratigrafía de acuerdo a perforaciones realizadas (Ref. 6) y se ve que bajo la corteza de unos cuantos
metros de espesor. yace una formación arcillosa lacustre. A continuación hay dos capas de arena de Tarango, con una
capa de formación arci ll osa en medio.
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200191 •
Figura 1.1. Bosquejo estratigráfico del valle de México
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Figura 1.2. Estratigrafía con perforaciones hasta 50 m
1.1 .2_ Zonificación sísmica por tipo de suelo
De acuerdo con e l Re'tlamento de Construcciones de l Distrito Federal (RDF-93 ). la ciudad de México está
div idida e n tres zonas sísmica ~ : Zo na de lomas (1). Zona de transició n (1)). Zona de lago (1lI ).
Ac tua lmente, e n la última prop uesta las Normas Téc ni cns Complementarias para di se ño por sismo (Ref. 2)
con te mpl nn otras subzonns que' se encuent ran cnsi en su to ta li dnd e n la zona del lago (zona lIb. lJIb . lIJe, HId ) por
la s d i" ersas caracterís ti cas que' presenta esta zona . En la fi gura 1.3 se muestra la zo ni ficac ió n de la c iudad de México
de a cuerdo a las zonas menc il' nadas.
1_2. SISMICIDAD DE LA CIUDAD DE MÉXICO
El desarrol lo de la s ismología e n México presenta e n términos genera les dos e tapas: la primera. que consiste
e n descr ipc io nes y reportes de' Ins efectos y los daños ca usados por impo rtant es s ismos histó ri cos. y una seg und a fase
instrullle'ntal. cua ndo se ini cl~1 la in sta la ci(m de si smcíg rafo s e n e l p~lís . que data de pr inc ipios del s iglo XX y
acel e n'l\lle'tros a finales de la lk~'ad a de 1950.
1.2.1. Causas de los sismos en México
Méx ico es un país alt~llllellte sís mico debido a que s u costa de l Pacífico estCt e n e l borde de una zona de
s ubducción. En esta región la Placa de Norteall1érica cabalga sobre la Placa de Cocos. La fi gura 1.4.a ) muestra los
ep ice nt ros ele a lgunos s i smo~ grandes en nuestro país y la direcci ó n relat iva de las placas. La ve locidad relati\a de la
------ --- ---------------- - - -
ASPECTOS GENERA LES
Pl aca de Cocos con respec to a 13 Placa de Amér ica del Norte es de 6A cm por año aprox imada mente (Ref. 14). En la
fig ura I A.b) se muestra como la P laca de Cocos se introd uce bajo la Norteamericana a lo largo de la línea dentada
que está marcada por una hondonada en la topog rafía de l fon do oceánico llamada trinchera .
• + , ..... .. .................... .. .. .
........... . ................. . '",/-:- .1.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.· .
·.·. ·. ·.·.·.·.·.·.·.·.·.·. ·.·. ·.r.-"".·.· . .I¡,,·.·.·.·.·,· ............ .
·. ' .·.·.·.·.·.·.·.· .·.·.·.·.·.·.I .·.·.·. ·¡·.·.·.·.·.· ........... .
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·9925 ·99.20 ·99.15 ·9910
Longitud
·99.05 ·99.00
Figura 1.3. Zonificac ión sismica de la ciudad de México
·98.95
a). Epicentros registrados de 1960 a 1993 by. Placas tectónicas que generan sismos
Figura 1.4. Principales causas y localización de sismos en México
C.-\I'ITI ' LO I
Por otro lado. investigaciones sismológ icas muestran que la placa desciende a través de segmentos que el) el
caso de l'vléxico correspo nden a la s regiones de Jalisco. Colima. Michoac:ín. Guerrero. Oaxaca y Chiapas. Estos
segmentos de la Placa de CllCOS en el litoral mexicano se mueven con cierta independencia y presentan una
sismicidad característica con ciertos tiempos de recurrencia para sismos grandes. magnitud mayor de 7.5 (Ref. 1-+).
En la actualidad. se reconoce que hay dos clases de movimientos en las fronteras de subducci ó n: sismos
ordinarios y sismos característicos que se distinguen por presentar un periodo de retorno y magnitud mayores a los
o rdinarios. En la zona de s ubducción mexicana se generan sismos característicos con magnitud del orden de 7 .8 a 8.2
cuya longitud de ruptura alcanza a unos 200 km los sismos ordinarios son mas pequeños y más frecuentes . pero
raramente producen daños en e l Distrito Federal (Ref. 14).
En general. una zona de quietud que se localiza en un área de subducci ó n sísmica activa. indica que está
produciendo una acumulación de energía, que e\entualmente pod ría ser liberada en forma de sismos. Esto fue lo que
dio lugar al sis mo del 19 de septiembre de 1985 (Ref. 14) .
1.2.2. Registro de sismos en la ciudad de México
Las descripciones de sismos en el pasado constituyen un rico acervo bibliográfico de gran utilidad para la
sismología moderna. ya que permitieron estimar. por medio de los daños reportados. los epicentros de s ismos
importantes en el pasado hist ó rico y cotejar esa información con sismos más recientes. Por otro lado el catálogo de
s ismos hi stó ricos en ciertas reg iones muestra algunas veces un patrón recurrente de sismos importantes que permite
estimar e l potencial de las diferentes zonas sísmicas de nuestro país (Ref. 14).
Las primeras descripciones históricas de sismos en México datan de la época prehispünica. Los códices
Vaticano Ríos. Aubin y Telleriano. por ejemplo. contienen referencias a grandes sismos y erupciones volcánicas de
la época. Al sobrevenir la conq ui sta de México, los conquistadores procedentes de regi ones asísmicas. se
concretaron a hacer anotaciones de los efectos observados. sugiriendo interpretacio nes de estos fen ómenos según el
pensamiento de la época (Ref. 5).
Durante la época colon ial los sismos regi strados no causaban daños considerables, ya que en los siglos
XVI-XIX las construcciones eran bajas. anchas. con muros de mampostería gruesos. que en co njunto. les dotaba de
una gran res istencia y rig idez. por lo que el riesgo de sufrir daños considerab les o co lapsarse era mucho menor. Este
fue el tipo de estructuras grandes que imperó en la ciudad de México durante varios siglos y hasta las primeras
décadas del siglo XX. Con el uso de la imprenta durante la época de la colonia. la ocurrencia de temblores se informa
y describe en diarios personales. gacetas y periódicos. El catálogo de Orozco y Berra. publicado en 1887 bajo el
título "Efemérides Sísmicas Mexicanas", reúne reportes de sismos ocurridos en México desde mediados del siglo XV
hasta fina les del sig lo XIX. La obrade Orozco y Berra constituye uno de los pilares fundamentales en que se han
apoyado muchas de las recientes im'estigaciones de la s ismicidad en México (Re f. 14)
En el siglo XX y XX I han ocurrido sismos que han afectado a la ciudad de México con magnitudes iguales o
superiores a 70; entre Ins más destacab les estün los siguientes (Ref. 5):
• El ocurrido en 1911 con magnitud de 7.9. cuando los riele s del ferrocarril se doblaron.
• El s ismo de 1932 con magnitud de 8 .2. originado en la costa de Jalisco.
• Sismo de 1957 con magnitud de 7.7 y con epicentro e n la brecha sísmica de guerrero a 256 km de la ciudad
de México.
• Sismo de 1979 ~ n LI brecha s ísmica el e J'vlichoacán con magnitud de 7.6.
• Sismo ele 198 1 cnla brecha sísmica el e jvlichoadn c()n magnitud de 7.3.
• Sismos de 1985 de magnitud 8. 1.
El sismo elel 19 de septiembre de 1985 es e l que más duramente a golpeado a la ciudad tanto en pérdidas
económicas como humanas. Más que la intensidad. la duración elel fenómeno fue demasiado prolongado hacienelo
que la vibración del sucio con periodo de 2 s entrara en resona ncia. fenómeno en e l cual se iguala el periodo ele
vibración del ed ificio Clln el del suel o. lo que produce mayores desp laza mientos ele la edificaci(lll provocando el
colapso () elaños severos cn las estructuras.
ASPECTOS GE:'\ER .-\LES
Después de los sismos de 1985 . se han presentado movimientos que afortunadamente no han tenido
consecuencias graves en la c iudad de México aunque si en o tras ciudades como lo fue e l caso de la ciudad de Pueb la
o e l último que causo daños cuantiosos en el es tado de Coli ma en 2003.
1.2.2.1 . Registros de movimientos sísmicos con instrumentación
Las observac iones instrumentales de sismos en nuestro país se inician durante la última década del sig lo XIX
con la colocación de algunos sismógrafos. E n 1959 se insta laro n los que probablemente fueron los primeros
acelerómetros e n México. Se colocaron uno en el sótano de l Instituto de Ingeniería en Ciudad Univers it aria. y otro en
la Alameda Central y posteriormente en 1962 se instalaron en otros lugares, como e l segundo ni vel del sótano de la
Torre Latinoamericana. la Aseguradora Anáhuac y e l hote l María Isa bel (Ref. 6).
El primer sismo registrado con estos acelerómetros fue e l del 10 de diciembre de 196 1 de magnitud 5.0 yen
los registrados el 11 y 19 de mayo de 1962 se co nstato la suavidad extrema del subsuel o de la ciudad. En 1973 la
UNAM desarrollo un siste ma de observac ión de mlwimientos sísmicos fuertes denominado Siste ma de Información
Sismote lemétrica de México \SISMEX). E l sis tema de obse rvac ión de movimientos sísmicos creció y la Uni\ersidad
de Ca lifornia en San Diego y la UNAM instalaron conjuntamente ace le ró metros cerca de la frontera entre E .U y
Méx ico. en Mexicali Baja Ca lifo rnia entre 1978 y 198 1. La mayoría de los ace lerómetros fueron co locados en roca
ígnea o sedi mentari a anti gua para evitar pos ibles interferencias de la capa suave superfici a l (ref. 6).
E n i 978 en un estudio sísmico se conc lu vó que debían observarse la s costas de Oaxaca. Sin e mbargo . por e l
prematuro sismo e l 29 de nO\'iembre en éste lugar e l mi smo año. se a lte ro e l plan original y se instaló un arreg lo de
ace lerómetros en hi le ra en las costas de Guerrero. donde tambi én se esperaba un gran evento. E l 19 de sept iembre de
1985 se habían instalado dos te rce ras partes de l sistema de medició n en las costas de G uerrero. S in embargo. e l
sismo tuvo lugar en las veci nas costa s de Michoacán. donde también se consideraba que había una brecha sísmica.
Actualmente se cue nt a con una amplia cobertura e n las costas del Océano Pacífico con lo que se gara nti za un
reg istro más amplio y efic iente en caso de oc urrir algún evento sísmico. Adicionalmente de que se cuenta con e l
sis tema de alerta sísmica que envía la señal a la c iudad de Méx ico a lgunos seg undos antes de que arribe e l
movimiento terrestre.
1.2.3. Sismo del 19 de septiembre de 1985
El epicentro del terremoto fue locali zado por el Servicio S ismo lóg ico Nacional a 17.6 N Y 102.5 O . en e l
Océano Pacífico frente a la desembocadura del Río Balsas. Su hora de o rigen fue a las 07: 19:48 hora loca l del día 19
de septiembre de 1985 y su mag nitud fue de 8.1 grados en la escala de Richter (Ref. 14) .
Este sismo generó un maremoto. que es e l primero que se haya registrado y observado científicamente en
México. E l fen ómeno se conoce técnicamente como "TSUNAM I". La a ltura máxima de la o la e n Lázaro Cá rdenas
fue de dos metros y centímetros; aparen temente no causó bajas de considerac ió n. ni víctimas (Ref. J4).
En 1985 se contaba con acelerómetros y sismógrafos en diversas partes de la c iudad y sus a lrededores. En la
figura 1.5 se muestra un croq ui s de loca li zac ió n de las estaciones con ace leró metros que regi straron los 's ismos de l 19
y 20 de septie mbre de 1985 . De las estaciones señaladas. las de la UNAM (CUMV. CUOI. CUIP). la de Tacubaya
(TACY) están en sucio duro. la de Viveros de Coyoadn (SXVI) en sue lo de transició n. y la de la Secretaría de
Comunicac iones y T ransportes (SCT 1). las de Central de Abasto (CDAO. CDAF) y la s de Tláhuac (TLHB. TLHD).
e n sue lo de sedimento lacustre. Tambié n es tán inc luidos los regi stros de la c iudad de Puebla. situada a unos 100 km
al sureste de la ciudad de México. En la tabla 1. 1 (Re f. 6) se muestran los va lores máximos de ace leraci ón. \'e l()c idad
y desp laza mi ento para cada pu nt o de observac irí n. En ésta se puede \'e r que en sue los duros las ace leraciones fuero n
s imilares y relati vamente bajas. mi entra s qu e en sue los blandos fuero n bastante más altos y hubo ma yor di sparidad
entre e ll os debido probab lemente a la va riaci ú n de I()s espesores de los estratos lacustres e n la zo na . Los regis tros de
este sismo corroboraron lo que ya se sabía sobre las cond ic io nes des favorable s que presenta e l sue lo lacustre de la
c iudad . Otras características interesantes son que los periodos a los que oc urren la s má ximas en dos estac iones
cercanas. así como las duracio nes de l sismo en unas y ot ra s. pueden se r mu y diferentes. Estas diferencias se obse rva n
entre e l par de estac iones CDAO-CDAF mostrados en la figura 1.6 (Re f. 6) para una direcció n de mo vimi ento. La
7
C.\/' ITlI.O I
distancia entre las estaciones ele Unl) de estos pares es de 1 a:2 km. y se localizan en suelo lacustre . Esto se debe a que
el sue lo de la cuidad de Méxicl). formado por la ac tividad vo lcúnica. no es uniforme por lo que es considerabl e la
diferencia que puede haber entre lugares tan cerca nos . En la figura 1.6 lus acelerogramas de algunas estaciones est:í n
incompletos. si n embargo. e~ ~ufi cien t e para ev idenciar la diferenc ia de los regi stros según su ubicación en la ciudad.
C't'C\ llt;1'
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Figura 1.5. Estaciones con acelerómetros en la ciudad de México durante los sismos de 1985
Tabla 1.1. Principales parámetros registrados del sismo del 19 de septiembre de 1985
Código Distancia Nombre del punto al Máxima aceleración Máxima velocidad Máximo
de observación de epicentro cm/s ' cm/s desplazamiento cm estación
km
N·S E·O Vertical N·S E-O Vertical N·S E·O Vertical
Dentro de C.U. CUMV 397 37 39 20 9.2 11.0 8.4 5.7 4.5 4.6
Dentro de C.U. CUIP 398 32 35 22 10.3 9.4 8.0 6.2 7.7 6.6
Dentro de C.U CUOl 398 28 33 22 10.2 9.4 8.2 5.5 7.2 6.7
Tacubaya TACY 399 34 33 19 14.3 9.8 8.3 12.0 8.6 7.6
Viveros de Coyoacán SXVI 400 44 42 15 10.7 12.2 5.8 6.6 7.5 7.0
Secretaria de
Comunicaciones y SCTl 404 98 168 37 38.7 60.5 9.0 19. 1 21 .9 7.6
Transportes
Central de Abasto CDAO 409 69 80 36 35 419 11.3 25 24 .7 89
Central de Abasto CDAF 410 81 95 27 24.9 37.6 8.9 15.0 18.9 8.2
Tlahuac TLHD 412 118 11 2 59 34.9 36. 1 17.0 20.8 22.1 6.9
Tlahuac TLHB 413 136 10724 64. 1 44 .6 9.4 36.6 39.3 6.8
Puebla SXPB 490 30 33 16 7.2 6.6 4.1 3.1 2.7 1.7
En el siguiente punto se abordará estadísticamente los datos sobre daños que prese ntaro n las edificaciones
después de presentarse IllS sismos de 1985 de ac uerdo con la informaci ón rec op ilada en un caso de es tud io.
L~
[~~
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fl" ' tAel ..... JI .tO , ...
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I
~o . 'KI. ~o . L" ~ . ~D . ~ o. I '100. ·'1 0. I ,. oo . IlO .
Tiempo (seg)
ASPECTOS GENER.-\LES
Figura 1.6. Acelerogramas del sismo del 19 de septiembre de 1985 en dirección Norte-Sur
1.3. CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS DE 1985 EN EDIFICACIONES DE LA CIUDAD DE MÉXICO
Des pués de los sismos de J 985 que causaron grandes pérdid as humanas y eco nó mi cas. muchos especiali stas
se di eron a la tarea de cuantificar y establecer los principales tipos de fa lla que sufrieron las estruc turas a causa de los
sismos. Los daños se evaluaron de di versas form as , ya sea po r e l tipo de estructura, el modo de fa ll a. el tipo de sue lo
sobre e l que se enco ntraba la estruc tura y much as otras. A continuación se presentan al gunos datos estadísti cos
o btenidos de la reco pi lación de informac ió n después de los sismos (Re f. JO).
1.3.1. Estadísticas sobre daños en edificaciones
El siguiente es tudi o prese nt ado es e l resultado de la in ves ti gac ió n hecha para J 14 estruc turas afectadas por los
sismos de J 985 en la c iudad de Méx ico. Estas estruc turas co nstituyen una mínima parte de l to ta l de 11 9 J
edifi cac iones que tu vie ron que se r suj etos a a lgún tipo de re habilitació n. En las tablas J .2 Y J. 3 se presentan los
modos el e fa lla y los s i s tcma ~ es truc turales co ns iderados . respec ti va me nte.
Tabla 1.2. Modos de falla considerados
A. Falla de e leme ntos verti ca les ( IllU roS y co lumnas)
B . Falla de sistema de piso
C. Falla ele conex iones
D. Fa lla de cimentac ió n
E. Falla mi xta
C \l'lTn.o 1
1.
2.
3.
4 .
5.
6.
7.
8.
9.
Tabla 1.3. Clasificación de las estructuras por su sistema estructural.
1. ,
,
.'.
Columnas y sistemas de piso de losa reticular
Marcos de concreto
M uros de ma mpostería
Marcos de acero -+.
5.
6.
7.
S.
9.
Marcos de concreto en el primer pi so y muros de mampostería en pisos superiores
Marcos de concreto y sistema de piso de \'igueta y bovedi Ila
Muros de concreto y sistema de pi so de losa reticular
Muros de concreto y marcos de concreto
Marcos de concreto y sistemas de piso de losa reti cular
Tabla 1.4. Sistema estructural vs modos de falla
Modos de falla dominante
Elementos Sistemas de
Sistema estructural Verticales piso Conexiones Cimentación
(A) (B) (Cl (D)
Columnas y losa reticular 25 2 1 1
Marcos de concreto 33 3 7 3
Muros de mamposteria 1 O O
Marcos de acero O O
Marcos de concreto en primer piso y muros
4 O de mamposteria en pisos superiores
Sistema de pisos de vigueta y bovedilla 5 1 1 O
Muros de concreto y losa reticular 5 O O O
Muros y marcos de concreto 4 2 1
Marcos de concreto 'i losa reticular 4 O O
Falla mixta
(El
1
O
O
O
O
O
La tabla 1.-+ muestra que muchos de los modos de blla fue en elementos estructu ral es \·erticales. muros y
columnas . Las falla s de estos e lemen tos vert ica les se presentaron en estructuras a base de marcos de concreto
reforzado y en estructuras de sistemas de losa aligerada (tipo \\·aftle ).
En la tabla j.5 ,e muestran la ~ principales ca usas de daños consideradas
Tabla 1.5. Causas de daños
j . Edificio de esq uina (alta excentricidad)
2. Go lpeteo con estructuras adyacentes
3. Discontinuidad en el primer piso (tl ex ible)
4. Irregularidades en elevación
5. Irreg ul aridades en planta
6. Problemas de columna corta
7. Desplomo del ed i fici o
S. Hundimi ento
<J. Ed ificio emergido
10. Daños por sismos previos
I l . J un tas excé ntricas
12. Penetraci ón de co lumnas en losas re ti c ul ~lres
En la tabl ~1 1.6 ~c prc,e nt a otra comparación de la c() nfi ~ uraci (í n es tructural co ntra las po, ibles causas de los
daños. En es ta se observa que los tipos de configuración mús frec ue ntemente usados e ran e l sistema de losa aligerada
y es tructuras de marcos de ,'oncreto. También se puede concluir que las principa les ca usas de falla fueron la
asimetría de las edificaciones de eSCJ uina y la s irregu laridades en planta . Si n embargo. se puede \'er que ot ra s causas
importantes fueron e l go lpetell con edificaciones ad yace ntes. primer pis\) tl ex ible e irreg ularidade, en e levación.
lO
------- -
ASPECTOS GENER.-'\LES
Tabla 1.6. Causas de daños vs sistema estructural
Causas de daños
Configuración estructural
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1. Esquina 12 24 O O 2 2 2 2 1
2. Golpeteo 5 11 2 O 1 2 1 4 2
3. Primer piso débil 8 9 O O 2 1 O 1 1
4. Irregularidades en elevación 6 9 O O O O 1 1 1
5. Irregularidades en planta 12 19 1 O 1 1 2 2 3
6. Columnas cortas 4 4 O O O O 1 1 1
7. Desplome 4 1 O O 2 O 1 1
8. Hundimiento 1 3 1 O 1 2 O O 2
9. Emersión 1 O O O O O O O O
10. Daños previos O 2 O 1 O O O O
11. Juntas excéntricas 1 2 O O O O O 1 O
12. Penetración de losas 3 O O 1 O O 3 O
A continuación se presentan d~tos estadísticos sobre las prin ci p~les técnic~s de rehabilitación emplead~s en
I3s edificaciones de acuerdo a sus car~cterísticas y el modo de fall~ que presentaron.
1.3.2. Estadísticas sobre rehabilitación de edificaciones dañadas
Continuando con el estudio del punto 1.3. j. (Ref. j O). ahora se presentarán datos sobre las técnic~s de
rehabilitaci(¡n impl ementadas en los j 1-+ edificios estudiados. En la tabla 1.7 se muestran los tipos de rehabilitación
consideradas.
1.
,
.'.
-+
:l.
6.
7
8.
9.
Tabla 1.7. Técnicas de rehabilitación y rigidización consideradas
Inyecc ión de res inas
Sustitución de partes dañadas de elementos estructurales
Encamisado de concreto de columnas
Encamisado de acero de columnas
Encamisado de concreto de vigas
Encamisado de acero de vigas
Adición de muros de cortante
Adición de muros divi sor ios
Diagonales de acero
10. Adición de marcos de concreto
11. Adición de nuevos elementos estructurales
12. Ni velación del edificio
13. Adición de nuevos pilotes
Tabla 1.8. Técnicas de rehabilitación vs modos de falla
Modos de falla dominante
Elementos Sistemas de
Técnicas de reparación y rehabilitación Vertica les piso Conexiones Cimentación
1. Inyección de resinas
2. Sustitución de partes dañadas de
elementos estructurales
3. Encamisado de concreto de columnas
4. Encamisado de acero de columnas
5. Encamisado de concreto de vigas
6. Encamisado de acero de vigas
7. Adición de muros de corte
8. Adición de muros divisorios
9 Diagonales de acero
10. Adición de marcos de concreto
11 . Adición de nuevos elementos
es tructurales
12. Nivelación del edificio
13. Adición de nuevos pi lotes
(A)
9
24
49
17
20
5
37
12
11
7
4
1
13
(B) (C)
O
2
3
3
O
2
4
2
5
O
2
O
2
2
2
O
2
O
(D)
O
O
2
1
1
O
3
O
1
O
2
Falla mixta
(E)
O
2
O
1
O
O
2
1
2
O
11
C\I'ITI LO I
En la tahla 1.8 se mlle~tra la relación entre las técnicas de rehabilitación empleadas y los modos de falla que
presentó la estructura. De ~ll'uerd() con ésta. las técnica m;Ís frecuentes de rehabilitación usadas fueron el encamisado
de concreto en columnas y \igas y la adición de muros de cortante. Otras técnicas un poco menos usadas fue el
encamisado de acero de columnas y la adición de muros divisorios y diagonales de acero.
En la tabla 1.9 se mUe~ tra la relación entre las técnicas de rehabilitación usadas y los tipos de configuración
estructuralmmtrados en la tabb 1.3. Se puede \er que en las estructuras de losa aligerada la técnica de rehabilitaci ón
empicada fue la adicicín de muros de cortante. Para edificios de marcos de concreto. el encamisado de concreto de los
e lementos estructurales fue la ~ so lución m{¡s común.
Tabla 1.9.Técnicas de rehabilitación y rigidización vs sistema estructural
Técnicas de rehabilitación y rigidización sistema estructural
2 3 4 5 6 7 8 9
1. Inyección de res inas 5 O O O O 2 2
2. Sustitución de partes dañadas de elementos
6 12 3 O O 2 2 O estructurales
3. Encamisado de concreto de columnas 16 24 1 O 3 6 3 3 4
4. Encamisado de acero de columnas 8 7 O O 1 1 O 2 2
5. Encamisado de concreto de vigas 8 11 1 O O 2 1 1 3
6. Encamisado de acero de vigas 1 2 O O O 1 O O
7 . Adición de muros de corte 17 14 1 O 2 2 4 4
8. Adición de muros div isorios 2 8 2 O 2 O O 2
9. Diagonales de acero 6 7 O O O O 1
10. Adición de marcos de concreto 4 2 O O 1 2 O O
11 . Adición de nuevos elementos estructurales 3 6 O 1 O O O
12. Nivelación del edificio O 2 O O O 1 O 1
13. Adición de nuevos pilotes 3 6 O 2 2 2
Resumi endo la información ~ e puede decir que:
• El tipo de falla mús común fue en e lementos verticales (muros y co lumnas) independientemente del sistema
es tructural.
• Las causas m;Ís freCuentes de daños fueron la di stribución asimétrica de muros de mampos tería en edificios
de esq uina y la geometría irregular en planta
• La técnica de reparación m;Ís usada fue el encamisado de e lementos estructurales y la adición de muros de
cortante. La adición de pilotes de fricci ón también fue muy común
Es ev idente que la rehabilitación de columnas (que es el tema central del presente trabajo) fue a base de
encamisado de concreto refl~ rzado. Sin embargo. la segunda técnica de rehabilitación para reparar las columnas
dañadas fue el encamisado a base de úngulos y soleras de acero. lo que justifica la necesidad de estudiar que tan
factible es el comportamiento de este tipo de rehabilitación bajo el efect o de cargas laterales . Adicion<llmente se
tendría informaci ón para mejorar el diseño de b mi sma .
En el siguiente capítulo se ampliar;Í mús el tema de rehabilitación de edificaciones dañadas con e l fin de
ilustrar los procesos que se emplearon para rehab ilil<lr las ed ificaciones que se vieron afectadas por los sismos de
1985.
1 :::
CAPITULO 2
REHABILITACiÓN DE EDIFICACIONES DE CONCRETO REFORZADO DAÑADAS POR LOS SISMOS
DE 1985
Después del terremoto de 1985 que afectó a la ciudad de México. se puso en ev idencia que los requerimientos
para el diseño de estructuras que marcaba e l RDF vigente antes de los sismos, no fuero n suficientes para soportar un
sismo de tal magnitud ex trao rdinaria.
Debido al gran nLlmero de edificaciones que sufrieron daños . fue necesario im plantar y desarrollar técnicas de
rehabilitación para reforzar e lementos estructurales de las ed ificaciones.
Por o tra parte. e l ewnto demostró la carencia de in formación general sobre reparaci ón y la necesidad de
mejorar los procedimientos de diseño y prácticas construct ivas. No se contó con da tos e\per imenta les sobre el
fu ncionamiento de sis temas de rehabilitación; sin embargo. los daños de las est ruc turas tU\'ieron que se r reparados
inmediatamente después del terremoto para responder a las demandas de los habitantes de los edificios en cuestión y
para reduci r el riesgo en e\ 'entos sísm icos futuros.
La rehabilitación de estructuras dañadas por eventos sísm icos o cua lquier o tro. es muy va riada según la forma
estructural y la int ensidad de los daños q ue esta tenga . por e ll o se presentará un panorama genera l de algunos
materiales y las técnicas empleadas para rehabilitar las edificaciones después de los sismos de 1985.
2.1. MATERIALES USADOS EN REHABILITACIONES DE ESTRUCTURAS DAÑADAS POR LOS
SISMOS DE 1985
Para la rehabilitac ión de ed ificaciones se emplearon diversos materiales. siendo comúnmente empleados el
concreto. acero y resinas epó\icas Los material es de reparac ió n que fueron usados en estructuras de co ncreto
reforzado de la c iudad de f" lé.\ ico tuvieron que re unir las sig uientes característ icas (Ref. 7):
• Ser durables y proteger e l refue rzo.
• Ser dimensional mente estables para evitar la pérd ida de contacto en tre los viejos y nuevos materia les debido
a la con tracción.
• Proveer una buena liga entre los viejos y nuevos materiales , incl uyendo li gue entre acero y e lementos de
concreto.
• Ser capaz de desarro ll ar adecuada resi stenc ia a temprana edad, especia lmente si la resistencia de un
elemento dañado tiene que ser rápidamente restablecido.
2.1.1. Resinas epóxicas
Las res inas so n generalmente usadas para reparar grie tas o para reemplazar pequeñas cantidades de concreto
dañado. También pueden ser usadas para anclar o para unir acero nuevo y e le ment os de concre to por la a lt a
adherencia que proporciona el mater ia l.
C uando los dos cOlllponentes ele una resina base poliéste r. acrílico. poliuretano. etc. con catalizadores so n
mezc lados. las resinas se transforman de un estado plústico a un estado só lido sumament e duro.
En el es tado plústico puede ser que varíen en viscos idad. tiempo de co locación. tempe ratura mínima de
curado , grado de se nsibilidad a la humedad y co lor. La tlex ibilidad. esfuerzos de tensi6n y compresión son
usua lmente mas altos que los es fuerzos alcanzados por e l concre to. Es necesario tener ate nción en la se lección de l
tipo de resinas basúndose en la compatibilidad de las propiedades de éstas co n la s de los materiales a los cuales se
pretende reparar (Ref. :) J.
C\PITLH) 2
Algunas de las propiedades de las resinas epóxicas son las siguientes (Ref. 5):
• Excelente adherencia al concreto. mampostería y. acero.
• Alta resistencia y dureza rápida.
• Resistencia a ácidos. alcaloides y so lventes.
• Pequeños coeficientes de expansión.
• Tiempo limitado de \aciado y colocación.
• Tiempo de caducidad.
2.1.2. Concreto
E l concreto es extensamente usado como un material de reparaclon para reemplazar secciones dañadas .
incrementar la resistencia de un elemento y para agregar nuevos elementos resistentes a cargas laterales a una
estructura existente. Para ello. es necesari o obtener un comportamiento monolítico entre la acción del nuevo y viejo
material de una estructura reparada. porque el cambio en el volumen del concreto durante el proceso de hidratació n
provoca una pérdida de contacto entre la superficie del nuevo y viejo material y deteriora la transferencia de
esfuerzos (Ref. 7) . En algunos casos estas contracciones pueden ser controlados con el uso de aditivos para
estabilizar el volumen. También es necesaria la preparación de la superficie del concreto existente para incrementar
la adherencia entre los materiales. Una de las formas generalmente empleadas es escanficar la superficie del concreto
viejo y satu rarla de agua pre\'iamente a la co locac ión de la mezcla nueva para evitar la pérdida de humedad hacia la
superfici e vieja.
2.1.2.1. Concreto polímérico
El concreto polimérico fue obtenido al susti tuir el cemento con resinas en la mezcla de concreto. Las ventajas
del concreto de resina es que proporciona alta resistencia muy rápidamente y logra un excelente enlace si se limpia y
seca correctamente la superficie del concreto existente (Ref. 7). Para mejorar la liga, se coloca una capa de resina en
la superficie de concreto antes de colocar e l concreto de resina.
Algunas desventajas del concreto polimérico es baja resistencia al calor y bajo modulo de elasticidad comparado con
el concreto de cemento portland.
2.1.2.2. Concreto lanzado
El concreto lanzado se ha utilizado para reparar y consolidar elementos de concreto y muros de mampostería
o encamisado de elementos de concreto. Entre las ventajas principales de usar concreto lanzado son: mínimo trabajo
de cimbra, buena adherencia con el concreto existente y alta resistencia. Sin embargo, el rebote y el rociado (con
pulverizador) son dos problemas que se deben tener en cuenta mientras se hace el lanzamiento del material. por lo
que se requiere de mano de obra entrenada. El concreto lanzado fue usado para reparaciones horizontales, verticales.
diagonaleso su perficies de techos con mayor facilidad (Ref. 7).
2.1.3. Morteros y Lechadas
Los morteros y lechadas son mezclas de arena. cement o yagua que pueden ser usados para reparar grietas en
elementos ele conc reto dañado () de mampostería. La cantidad ele agua en e l mortero influye e n la trabajabilidad de la
mezc la y la cantidad de contracción durante la hidratación . Para mejorar la trabajabilidad y reducir la contracción de
la mezcla. el uso de aditivos estabi lizadores de vo lumen y superplast ificantes es recomendado.
Un fluido de agua-cemento (lechada) puede ser utilizada para inyectar grietas mayores que 0.5 mm. También
puede ser usada para la preparación de la superfi cie del concreto existente antes del vaciado del nuevo conc reto para
mej ora r la adherencia entre e l viejo y nuevo concreto. También el uso de lechadas epóxicas es sugerido cuando la
transmisió n de fuerza cortante es alta. hay baja contracción y el ligue debe ser de alta calidad (Ref. 7).
14
REHABILlT.-\CIÓN DE EDIFICACIONES DE CONCKETO KEFOKZADO DAÑADAS POR LOS SISMOS DE 1985
La combinación de materiales epóxicos.y arenas dieron como resultado un material con mód ulo de elasticidad
m;ls alto. Los ml1rteros epóxicos desarro llados logran toda su resistencia en poco tiempo. por lo q ue las estructuras
rehabilitadas pueden dar sen'icio en condiciones normales en pocas horas si los daños reparados no son severos .
2.1.4. Elementos y conectores de acero
E l acero fue uno de los materiales comúnmente usados para rehabilitar las edificaciones dañadas por los
sismos. E l acero puede ser usado para reparar barras dañadas en e lementos de concreto. También a base de
e lement os de acero fueron diseñados conectores mecánicos o soldaduras para asegurar continu idad entre los
e lementos.
Áng ul os. so leras y placas fueron usadas para confinar columnas y vigas (camisa de acero). También fueron
utilizados miembros de acero para formar vigas diagonales y hori zontales de sistemas de contraviento en algunas
ed ifi caciones. Elementos de acero como cables postensados fueron usados de igual forma para incrementar o
modificar a lgu nas propiedades dinámicas de las estruc tura s (Ref. 7).
2.2. SELECCiÓN DE TÉCNICAS DE REHABILITACiÓN
Una vez que se ha establecido que la edificaci ón dañad;:¡ puede ser rehabilitada. se deben tomar en cuenta
di\'ersos factore s tales Cl1mo: el tipo estructural de la edificación. tipo de daño y muchas ocasiones aspectos
económicos.
La rehabilitación no só lo se aplica a estruc turas que hayan sufridos daños después de un evento sísmico . ya
que mediante un aná li sis de las cond iciones de c;:¡rga y distribución de e lemen tos estructurales que no cumplan con
los requerimientos de los reglamentos vigen tes o que haya n sido actualizados (como sucedió con el RDF de
emergencia después de los sismos de 1985) . se puede concluir la necesidad de adicionar o e liminar elementos para
que se tenga un comportami ento favo rable de la estructu ra durante un even to sísmico o condiciones de servicio.
Otra técnica consiste en sustituir o reparar materiales que se han visto deteriorados por las condic iones
c limáticas o de uso que imperen en el siti o en que se encuentra situada la estruc tura. Este deterioro de materiales
podría reducir drásticamente las propiedades mecánicas de estos y presentarse problemas bajo la acc ión de un sismo.
2.2.1 . Técnicas de rehabilitación para irregularidades verticales
Una de las irregularidades ve rtica les más común la presentan los ed ificios de departamentos en los que se
proyectó e l estac ionamiento en la planta baja , teniendo como eleme ntos verticales columnas. en tanto que en los
pisos superiores son muros de mampostería (figura 2. 1) por In que ha y un cambio brusco de rigideces que podría
gene rar prob lemas de flexibilidad o corte en la edificac ión.
Una técnica COllllll1mente empleada para mejorar el comportamiento sísmico de estruc turas con
discontinuidades verti ca les. es reforzar las co lumnas debajo de la s di scontinuidades. para que puedan resistir las
fuerzas ele torsión y curte origi nadas por los muros superiores (figura 2.1). También puede e liminarse la
discontinu idad co nstruyendo nuevos elemen tos verticales res istentes directamente debajo de los e lementos verticales
ex istentes.
C\PITlL02
~~~,as de colindancia -~_ . .-~ __ __ ...... ,~-~-""
,. ----~ "" ............ " .. _~
( Edificio tipico de esquina ......... ~
:>
Figura 2.1. Irregularidades verticales de edificios
2.2.2. Técnicas de rehabilitación para irregularidades horizontales
La rehabilitación sísmica de una estructura con una gran excentricidad debida a la di stribución asimétrica de
los elementos resistentes verticales como muros o distribución asimétrica de la masa en e l edificio está sujeta a
problemas de torsión que se generan bajo la intluenc ia de un eventos sísmico. Si se redistribuyen los elementos
rigidizantes. se puede reducir la excentricidad entre el centro de cortante y e l cen tro de rigidez, y por tanto . las
fuerzas de torsión (Ref. 5 ). Con ésta red istribuc ión se puede lograr adic io nalmente aumentar la resistenc ia de fuerza
lateral de toda la estructura. Las deformaciones sísmicas de la estructura también se pueden reducir co locando
estratég icamente los nuevos muros para minimizar la torsión. Para restringir los esfuerzos de cortante en edificios de
esqu ina la téc ni ca de rehabilitación más precisa es incremen tar las secciones de las co lumnas para disminuir la
concentración de fu erzas en otras partes de la estructura. En la figura 2.2 se muestra la excentricidad que pueden
tener algunas estructuras.
+
Centro de rigidez existente
Elementos rigidizadores existentes o
o o o o
Muros añadidos ~~----------I
/\ ~--~ ~
i
,-------------
+ Centro de rigidez nuevo
Elementos rigidizadores añadidos O
(Aumento de sección transversal) //
I
.r--
(
(~
o
Figura 2.2. Irregularidades horizontales
2.2.3. Técnicas de rehabilitación por falta de resistencia
La resistencia está definida como la capac idad de carga de una es truc tura para mante ner su integridad y
prevenir el colapso durante un s ismo severo que pueda causa r daño estructura l significat ivo . Por ello, es necesario
que los deta lles de las conexiones ex istentes y los de las nuevas modificac iones estructurales deban ser eva luados en
términos de su comportamiento bajo ca rgas y deformaciones es truc tural es.
2.2.4. Técnicas de rehabilitación por impactos potenciales de edificios adyacentes
Cuand o la distancia entre los edificios es in sufic ie nte para permitir los desplazamientos de éstos a causa de
algún evento sísmico. los ed ifi cios pueden ser vulnerabl es a da ños estructura les por la acción del golpeteo que res ulta
cuando dos ed ificios co li sionan . Esta condición es sumame nte desfavorable cuando los s istemas de losa no coi nc iden
y e l piso de uno impacta las co lumnas o muros de l otro .
16
REHAI3IL1T-\CIÓN DE EDIFICAC IO NES DE CONCRETO REFORZADO DAÑADAS POR LOS SISMOS DE 1985
Como la di stancia entre las edificaciones generalmente no puede ser incrementada. el aumento de las
rigideces de alguno de los dos edificios puede ser suficiente para reduci r las deformaciones laterales provocadas por
fuerzas sísmicas y evitar el impacto. Sin embargo. esta técnica no es factible en edificios de muros de cortante. En
estos casos las alternativas ;:¡ considerar deben suministrar sistemas alternos resistentes que incluirán columnas
complementarias o puntales yertica les para soportar los pisos en caso que los elementos verti ca les sea n dañados o
destruidos por el impacto (Ref. 5)
2.3. TÉCNICAS DE REHABILITACiÓN IMPLEMENTADAS EN EDIFICACIONES DE LA CIUDAD DE
MÉXICO DESPUÉS DE LOS SISMOS DE 1985
A consecuencia de los daños que sufrieron las edificaciones durante los sismos del 19 y 20 de septiembre de
198.". los especia listas se vieron en la necesidad de revisar losreglamentos de construcc ión vigentes en el Di strito
Federal lo que dio como resultado la publicac ión de las Normas de Emergencia del Reglamento de Construcciones
para el Distrito Federal de 1985 (NEDF-85) . en las cua les . los cambios más sign i ficativos fue el incremento de los
coefí~'i en t e~ sbmicos para las tres zonas en que está di vidida la ciudad.
Como ~'o nsec uencí a de los daños severos. fue necesa rio rehabilit ar un gran número de editicios. La decis ión
de rehabilitar las estructuras se debió básicamente a dos aspectos: el primero. por el daño sufrido y a petición del
propietario ; el segundo. fu e por di spos ición del Departamento del Dis trito Federal que indicó que todas las
estru~· turas del grupo A debían cum plir con lo marcado en las NEDF-85 o en el RDF-87. por lo tanto tenían que ser
reyi sadas y en caso de no cumplir con lo dispuesto. se r rehab ilitadas. A continuación se muestran las principales
técnicas de rehabilitación empleadas en la reparac ión de las ed ificaciones dañadas.
2.3.1 . Sellado de grietas
Para el se ll ado de grietas se usaron di versas mezc las. Las más comúnmente empleadas fueron resinas
epóxicas para reparar gri etas y anclar nuevos elementos de concre to o acero y elementos de mampostería. Para
elementos de concreto con grietas de O 1 mm a 0.5 mm se utilizaron resin;:¡ s puras. Para grietas más ;:¡nchas se utili zó
un agregado. formando así un mortero epóx ico. Esto red uj o en la resi n;:¡ la contracción, el desli zamiento y los
cambios vo lumétricos por tempera tura . Para grietas con un rango de 1.0 mm a 1.5 mm se utili zó mortero de resi na
con polvo de \'idrio o cuarzo. Para grietas de 1.5 mm a 5.0 mm se utilizó mortero de resinas a base de arena (Ref. 5).
También fueron utili zadas lechadas de cemento par;:¡ inyect;:¡r griet;:¡s de 0.3 mm ;:¡ 3.0 mm . Para grietas de 3.0 mm ;:¡
10.0 mm se utili zó mortero de cemento. En la figura 2.2 se muestra el se llado de grietas en un sistema de losa.
Figura 2.2. Inyección de resina en grietas de losas
17
C.-\PrlTLO 2
2.3.2. Reemplazo del acero de refuerzo pandeado o roto
La colocación de nue\'as barras de acero se utilizó para mejorar la calidad o restaurar e l refuerzo dañado. En
e l caso de sustitución del refuerzo, la continuidad entre el acero viejo y el nue\'o se aseguró mediante empalmes.
so ldadura o conexiones mecúnicas como lo muestra la figura 2.3. Si las vari llas nuevas se soldaban fue posible que
se necesitaran procedimienws de precalentamiento y enfriamiento para evitar alteraciones en las propiedades del
acero y por ende la producción de un comportamiento frágil. Fue necesario personal capacitado y buen equipo para
producir soldadura de calidad (Ref. S).
1_ Concreto eXistente no aanada
2. Concreto eXistente caflado
3. Concreto nuevo
4 Acero de refuerzo pandeado
5 Acero de refuerzo nuevo
6 Estribos nuevos
7 Soldadura
8 EstrIbos existentes
9 Acero de refuerzo elllstente
Figura 2.3. Reemplazo de concreto y refuerzo dañado
2.3.3. Encamisado de concreto de elementos de marcos: columnas, vigas, nudos
El propósito del encamisado de concreto fue incrementar la resistenc ia axial. tlexión y cortante. la ductilidad
v la rigidez de cua lquier elemento. La técnica consistió en aumentar la sección transversal del elemento con un
armado de acero que rodeara al mismo a base de acero longitudinal nuevo más estribos o grapas estructurales . y se
cubrió con concreto colado con cimbra o lanzado (Ref. 7).
Para asegurar un comportamiento monolítico, la superticie de contacto entre el material viejo y el nuevo fue
preparada y limpiada. Es muy importante tener una superficie rugosa e irregular. que se consigue normalmente con
un cince lado o con chorro de arena.
2.3.3.1. Columnas
Las columnas pueden ser reparadas só lo en la s caras dañadas. Sin embargo, para un mejor funcionamiento
co nvino encami sar complelamente la columna. Para incrementar la capacidad a tlexión. las cami sas se hicieron
cont inuas utilizando hoyos talad rados en la losas para permitir el paso del refuerzo transversal y longitudinal (Ref.
7). La distribución de las b:mas longitudinales se hizo de tal modo que se minimizaran la s perforaciones de la losa .
El acero longi tudinal se colocó sobre el perímetro de la columna. Sin embargo, requirió la remoción del
concreto de la viga. Otra t,1rma del encamisado fue a base de malla e lectrosoldada como refuerzo lo ngitudinal en
toda la periferia. con la cual se proporcionó aumento en la ducti lidad de la co lumna y mayor res istencia a fuerza
co rtante y carga axial. En este caso las barras longitudinales no fueron pasadas a través de la losa.
2.3.3.2. Vigas
E l encamisado ele \igas para incrementar la capac idad a llexión y corte sigue el mismo procedimiento que
para columnas descrito anteriormente. Sí sólo se quiere incrementar la capacidnd a tlexión positiva. e l encam isado se
co loca en la cara inferior de la viga corno lo muestra la figura 2.4 (Ref. 7 ). y los estri bos proporcionan confinamien to
18
REHAllILlT.\CIÓN DE EDIFIC.\CIONES DE CONCRETO REFORZ.-\DO DAÑ.\D.-\ S POR LOS SISMOS DE 1985
a las barras longitudinales. El refuerzo longitudina l tiene que ser continuo a lo largo de la \iga p:na asegurar un buen
comportamiento.
El refuerzo longitudin:li añadido pudo ser anclado a la base de la columna o continuo a través de la columna.
Si el encamisado fue colocado en tres o cuatro caras de la viga. entonces la capacidad a corte y tlexión son
incrementadas de forma m:ís significativa. En el caso de cuatro caras, se hicieron perforaciones en la losa para pasar
el refuerzo transversal por ésta (Ref. 7). Para encamisado de tres caras se perforó la viga para introducir el refuerzo
transversal que confine a la misma. El encamisado de la cara superior de la viga se hizo para aumentar la resistencia
a esfuerzos negati vos añadiendo refuerzo longitudinal en la parte superior como lo muestra la figura 2.4.
Figura 2.4. Encamisado de concreto de vigas y columnas
2.3.4. Encamisado de columnas y vigas con elementos de acero (ángulos, soleras)
De igual forma que el encamisado de concreto. esta técnica se utilizó para reestablecer o aumentar las
propiedades mecánicas de los elementos estructura les como resistencia axial. a tlexión. cortante. ductilidad y rigidez.
2.3.4.1. Columnas
El uso de ángulos de acero sobre cada una de las esquinas so ldados a placas o so leras transversales fue un
procedimiento común de encamisar co lumnas con elementos de acero. En algunos casos las placas y soleras de acero
fueron precalentadas antes de so ldarlas y aumentar así el confinamiento de los ángu los de acero después de enfriarse
debido a la contracción que sufría este (Ref. 7).
Las so leras fueron so ldadas horizontalmente o diagonalmente a igual espaciamiento a lo largo de la altura de
la co lumna . Los \·acíos entre los elementos de acero y la columna de concreto fueron rellenados con morteros.
lechadas o resinas que aseguren e l confinam iento uniforme.
Se puso especial cuidado en la superficie de contacto entre la camisa y la losa para ev itar concentración de
esfuerzos cortantes () falla s por punzonamiento (Ref. 7). Esto generalmente se reso lvió empleando un collar
alrededor de la co lumna . e l cua l pudo ser con ángulos de acero so ldados en los extremos de la columna y unidos a la
losa por medio de lec hadas de cemento () resinas e incluso perforando la losa para fijar el encamisado con pernos o
tornillos.
Debido a los problemas asoc iados a la construcción de los e lementos de acero continuos a través del sistema
de piso. este procedimiento de reparación fue confiable sólo para incrementar la capacidad a compresión y corte de la
co lumna. sin incrementar su capacidad a tl exión. sin embargo. la ductilidad de la co lumna fue incrementada
grandemente (Ref. 7). En la figura 2.5 se muestra el encamisado a base de ángulos y so leras de acero.
19
C\I'ITl 'LO 2
2.3.4.2. VigasLas superficies de contacto del concreto y del acero fue preparada antes de colocar el encamisado. La
adecuación de placas a los lados de la viga aumenta la capacidad a cortante; si las placas se colocan en la base de la
viga aumenta la resistencia a flexión. Otra forma de aumentar las capacidades a cortante y a tlexión, fue utilizando
estribos exteriores postensados . Los estribos consisten en varillas de acero que rodean los elementos dañados y que
se apriet an con pernos o tuercas (Ref. 7).
Las placas de acero tuvieron que proveer e l soporte y distribuir los esfuerzos inducidos en la superficie de
concreto por los pernos de acero desde que los estribos son tensados. Los estribos pueden ser vert icales o diagonales.
En el primer caso. los ángulos de acero fueron colocados en la base de la viga para proveer un área de contacto
amplia y uniforme entre el estribo y la viga (figura 2.6). En el segundo caso, los estribos fueron so ldados al refuerzo
longitudinal de la viga para resistir la componente horizontal de la fuerza (Ref. 7). La resistencia a flexión fue
aumentada con la primera solución si se utilizó el anclaje adecuado para los ángulos de acero en la cara inferior de la
viga.
Las placas o so leras de acero fueron usadas para incrementar la capacidad a flexión y corte de las vigas. Los
e lementos de acero fueron unidos a la superficie de concreto con el uso de resinas. Si las placas o soleras se añaden a
la cara inferior de la \'iga. se incrementa su capacidad a flexión. mientras que las placas en los lados son para
incrementar la capacidad a corte (Ref. 7).
20
~--<'-~
sistema de losa
Ángulo de acero
Ángulo de acero
Soleras
acero
il !
y--- -
,
c::=:==::::: :
----
--~--, ---L-..... __ _
-~:._ -
+~:
lechada de
cemento o
resinas
Columna de
concreto reforzado
existente
Placa de acero
, ' ,----.
-' ---'-- - ' --~~~-< :
Figura 2.5. Encamisado de columnas con elementos de acero
Losa
Columna
REH-\IlILlT.-\('I()N DE EDIFICACIONES DE CONCRETO REFORZ.-\DO DAÑ -\DAS POR LOS SISMOS DE 1985
.,.;
ÁngulO de
acero
Abrazaderas de acero
pos tensado
Tuercas
I
Placa de
acero
_::0:... ___ / __ .2-_
-- . - .. .. - -~- ---~--:.
~--
'-~- -"VI " < I-~---
~ , ~
Losa
ex istente
Cable postensado # Ir
~ i .. .. I ~ Viga eXistente
_____ _ lL--
-----__ ~ < ¡-- I ~
~ ' ''- "., ,,~
(Sü.::a::at:n' - --"-~r----- ÁngulOS de
~ acero
Corte 1-1
Figura 2.6. Rehabilitación de vigas con barras postensadas
2.3.5. Adición de muros de concreto reforzado
Uno de los procedimientos mús comunes utili zados para aumentar la capacidad de fuerza lateral fue la adición
de muros de l'\)nCretll rell)rzado. Genera lmente son de concreto colado en el lugar o de concreto lanzado.
Normalmente. los nue\'\lS mu ros se colocaron en la cara exterior de los marcos para evi tar crear interferencia con las
funciones normales del ediril'io. El refuerzo a tlexión (en los elementos de borde) y el acero vertical por cortante fue
continuo sobre la altura de todo el muro (figura 2.7). El muro fue anclado apropiadamente a la estructura para
permi tir que desa rrolle su capacidad completa de diseño sin dañar los diafragmas de piso ex istentes y/o la
cimentación. Si había \'igas presentes en el sistema de piso. los muros de cortante fueron colocados desde el armado
de las vigas para permitir cl'ntinuidad de todo el refuerzo.
Cu;:tndo el mLlIl) deba ser colocado dentro de la estructura. se deben taladrar agujeros en las losas que
pe rmitan el paso del refuerzo longitudinal (Ref. 7). Se debe tener especia l cuidado en que el Clllltacto entre la
superficie inferior de la losa 10 viga) y la superficie superior del nuevo muro sea adecuado
Para reduci r la contracción del muro se utilizaron concretos con aditivos estabilizadores de volumen. Para
mejorar la ductilidad y para preveni r el pandeo del acero longitudinal a tlexión en los elementos de borde, se colocó
una cantidad abundante de acero transversa l. El muro fue conectado, siempre que fue posible. a las col umnas
ex istentes. de forma que las cargas grav itacionales contrarresten el levantamiento del extremo del muro bajo cargas
latera les .
'fr'
Figura 2.7. Construcción de muros de concreto reforzado
2 1
------ ----- - - - ---
C-\I'ITlIL02
2.3.6. Adición de contravientos metálicos
Si e l espacio permi~i blc dentro de una estructura, está limitado . se debe considerar el uso de contravientos
metálicos : elementos ligeros de acero. armazones y arriostramientos. Sin embargo, los elementos de acero son más
caros y se deben ap licar técnicas espec iales para conectarlos a los elementos existentes de concreto y los deta lles de
las conexio nes intl uyen grandemente en el comportamiento del esquema de refuerzo (Ref. 5).
La rigidi zació n con diagonales de acero (Figura 2.8) constituyen una técnica versátil que combina una
resistencia moderada. una .:apacidad de disipación de e nergía adecuada. mejoran la rigidez y poseen altas
capacidades de deformación. Los sistemas de arri ostramiento son colocados usualmente en el perímetro de los
marcos. C uando se requi era . las losas pueden ser reforzadas para trasmitir las fuerzas cortantes laterales de la
estructura al si stema de arri l~;;tramiento.
El uso de contravient0s de acero para reforzar y ri gidi zar una estructura es una solución muy común. La
configuración de los arri ostram ientos puede ir desde una simple diagonal o una cruz, a formas muy complejas. Los
e lementos de los sistemas de arriostramiento son generalmente so ldados , aunque tambié n pueden ser atornillados. La
configuración escogida y la secuenc ia de ensamble utilizada de pende de las limitac io nes de la estructura y de los
requerimientos de construcción (Ref. 5).
I
I ,
" /'~ ~ . . v
~ :::.J
¡ I
cOlector~1 '1,"'"
~=--~._~----~ r I / " !
I )' ' I puntos de unian con la , 1 . .
I / '
estrcutura ~ I . .... ,
'", l' ----.~
'-i.' .
I"""' !'
columnas encamisadas ¡ " '- ~
~~""h
Edificio original Edificio rehabilitado
Figura 2.8. Adición de diagonales de acero
2.3.7. Adición de nuevos marcos (macro marcos)
Esta soluc ión consiste en construir sistemas de marcos capaces de resistir fuerza s sísmicas y restringir los
desplazamientos de la estructura durante estos event os. Las crujías ele estos macro marcos abarcan varias crujías ele
los marcos originales, tanto en se ntido vertical y hori zon tal co mo lo muestra la fi gura 2.9 .
22
REH .-\ BILlT.-\CIÓN DE EDIFICACIONES DE CO!'\CRETO REFORZADO DANc\DAS POR LOS S IS~ lüS DE 1985
t'i1tlrOs que forman los macnnarcos
Si:o:tema ori~linal de marcos
Figura 2.9. Adición de macromarcos a una estructura
2.3.8 . Refuerzo de muros de mampostería con malla y aplanado de mortero
Es una téc nica de rehabilitación que incl uye el recubrimiento del muro con mortero de ce mento. en una o
ambas ca ras. aplicado en forma manual o neumática y la adición de malla de alambre elec troso ldada anclada a la
superficie del muro.
Este método de reha bilitación fue empleado en estructuras de mampostería sin refu erzo y de piedra. Se
reco mienda prepara r e l muro antes de colocar la malla de alambre y el mortero. para tener una superficie rugosa que
incremente la ad herencia entre el mortero y la mampostería (Ref. 5). En ocasiones se han inyec tado las grietas
principale, con resina o mortero epóxico. o bien. con mortero de cemento. El anc laje de la malla se hi zo mediante
perforaciones en la mampostería y alambres que suj eten a la malla . rellenándose posteriormente con mortero epóxico
o de cemL ) (figura 2. 10).
Figura 2.10. Rehabilitación de muros de mamposteria con malla electrosoldada
2.3.9. Cables de preesfuerzo
Este sistema de rehabi litación de estructuras propone el uso de acero postensado (esfuerzo de tluencia para
acero postensado t~ = 19000 kg/cm1 o similar) para rigidizar la estructura (Ref. 7). Los cables se pueden tensar de
modo que trabajen junto con la
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