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VALORACIÓN ESTRUCTURAL
EDIFICIO LA SALAMANDRA
Limón, Costa Rica
Elaborado por : Lic. Gustavo Mora Fonseca
Ingeniero en Construcción
ICO-20120
Agosto, 2010
Introducción:
Por medio del presente documento se presenta un análisis cualitativo de la edificación La
Salamandra, ubicada en provincia de Limón, Cantón 1 Limón, Distrito 1 Limón. Avenida 4 calle 4, con un
área aproximada de 239m2 en el primer nivel, 295m2 en el segundo nivel y 45m2 en el nivel de azotea.
El inmueble es propiedad de la Señora Flora Virginia Calvo Durán.
El inmueble de dos plantas, conocido como el Hotel Cariari, es representativo de la arquitectura
caribeña de finales del siglo XIX y principios del XX. Dicho inmueble forma parte del casco histórico de la
ciudad y por tanto posee relevancia por su valor urbano y cultural. Declarado e Incorporado al
Patrimonio Histórico Arquitectónico de Costa Rica, según Decreto Ejecutivo Nº 29036-C publicado en La
Gaceta Nº 39 del 23 de febrero de 2001, de carácter privado.
El objetivo primordial de este informe consiste en valorar la condición estructural del edificio y hacer
las recomendaciones para mejorar las condiciones del mismo. Cabe destacar que el presente no es un
estudio de diagnóstico y adecuación sísmica según lo establece el artículo 15.1.c del Código Sísmo de
Costa Rica (CSCR).
Las edificaciones existentes tienen características estructurales que en general, no se ajustan a los
requisitos que establece el CSCR para edificaciones nuevas.
Se pretende que al realizar una adecuación sísmica de la edificación existente, se alcancenlos objetivos
de desempeño indicados en el inciso 4.1.b del CSCR. Sin embargo se considera que para una edificación
en régimen de patrimonio la adecuación sísmica y recomendaciones son aceptables si se mejoran el
desempeño y se prolonga su vida útil.
Descripción de la estructura
El edificio mide aproximadamente 579 m2 y consta de dos niveles y un área de 45m2 en el nivel de
azotea. La estructura esta conformada por marcos de concreto armado con paredes de mampostería de
ladrillo en 20cm de espesor con todas sus celdas rellenas. No se tienen detalles de planos constructivos
lo cual limita el análisis a las observaciones realizadas al levantamiento realizado en sitio.
Los acabados de piso son variados, presentando mosaico en la mayoría del área, cerámica en el
primer nivel completo y una pequeña área de madera para el salón pequeño. Los pisos de la terraza
están acabados en concreto lujado.
Las paredes se encuentran bien distribuidas en los sentidos norte-sur y este-oeste por lo que se
cuenta con rigidez y resistencia en las dos direcciones. En la dirección norte-sur la cantidad de paredes
suman 117 m y en el sentido este-oeste hay 134m de pared aproximadamente. Esto representa un
promedio de 0.45m de pared por cada metro cuadrado de construcción lo cual representa una
distribución de paredes muy favorable.
Figura 1. Primer nivel
Figura 2. Segundo nivel y terraza (sombreado)
Condiciones de la estructura
Este informe hace una valoración general de la estructura analiza el efecto de terraza en el sistema
estructural. Es importante reclacar que para la estructura en estudio una adecuación sísmica se
considera aceptable si incrementa el desempeño y prolonga la vida útil del inmueble.
El sistema estructural del inmueble es tipo marco ya que las fuerzas sísmicas son resistidas por
medio de marcos de concreto reforzado, acero o madera vinculados por medio de un sistema
horizontal de entrepiso de concreto reforzado en cada nivel.(CSCR, 4.2.1). Los marcos son una
estructura muy resistente ya que se trata de columnas de sección transversal de 45cm x 45cm con vigas
de 50cm x 30cm en dos niveles lo cual tomando en cuenta los materiales utilizados suficiente para
resistir las fuerzas esperadas.
La estructura de las paredes no presenta agrietamiento típico de falla estructural por cortante (ver
Figura 3), lo cual permite establecer que no existe deficiencias en el sistema de paredes que por su
rigidez y como se mencionó en un apartado anterior cuenta con una distribución bidimensional
favorable para la distribución del cortante manejado por el sistema sismo-resistente. Además las
paredes del edificio son de ladrillo confinado lo que hace al sistema menos frágil.
Las paredes del inmueble no presentan pérdidad de verticalidad lo que sugiere estabilidad a nivel de
cimientos.
Para secciones de pared de ladrillo que se perciban con poca adherencia entre las piezas de
mampostería se recomienda la inyección de mortero expansivo y paralelamente el confinamiento de los
elementos estructurales, esto se puede lograr mediante miembros extra de acero.
Figura 3. Falla por cortante
Según el CSCR-02:
“En la medida de lo posible, los entrepisos deben ser analizados y diseñados para que se
comporten como diafragmas rígidos en su propio plano, capaces de distribuir las fuerzas sísmicas entre
los sistemas sismo-resistentes, de acuerdo a sus repectivas rigideces y capacidades. El profesional
responsable del diseño debe verificar que la rigidez y capacidad estructural de los diafrragmas es la
adecuada para cumplir con estos requerimientos”
Con respecto a los entrepisos no se observaron fallas estructurales en los mismos de manera
que el análisis se centra a revisar el buen comportamiento del elemento como diafragma rígido. Desde
esa perspectiva el edificio cuenta con claros importantes en entrepisos que llegan a luces de hasta 6m
para lo cual cuenta con viguetas de entrepiso metálicas a cada 60cm. Es importante anotar que el
conjunto no cuenta con un elemento rigidizador diafragma por lo cual se recomienda hacer una
intervencion de este tipo en los tercios medios de la luz libre, aprovechando en esos sectores el punto
de inflexion de momento flector y proporcionar un mejor comportamiento ante el sismo.
Figura 4. Ejemplo de sistema de entrepiso
No se puede observar el estado del cimiento de la edificación, sin embargo no se perciben
asentamientos diferenciales y tomando en cuenta la edad de la edificación se podría esperar que la
probabilidad a que fenómenos de este tipo sucedan es poco probable debido a la consolidación en el
tiempo.
En la estructura se presentan vigas de madera (estructura de techo de la terraza), no se ven
deterioradas y estan curadas mediante recubrimientos que las mantienen secas, lo cual previene la
descomposición de la fibra.
Se observan secciones compuestas en tablones de 2 ½” x 6” para vigas y columnas. Los
elementos cuentan con secciones transversales conservadoras, sin embargo, los sistemas de unión se
fijan con solo dos pernos y además no se previene el efecto de aplastamiento de la union por lo que se
recomienda reforzar las uniones de elementos de madera mediante el uso de platina de acero de 1/16”
para evitar falla por aplastamiento o deformaciones excesivas.
Figura 5. Vigas y uniones de madera
Las instalaciones electricas y mecánicas no represetan riesgo estructural ya que las variaciones hechas a la
configuración original han sido realizadas siguiendo prácticas seguras aislamiento y ductería.
No se observa acero expuesto en los elementos principales del marco estructural lo cual sugiere que el
recubrimeinto de los miembros de concreto armado se mantiene. En ciertos sectores se percibe desprendimientos
de repello lo cual podría favorecer la llegada de agua a el refuerzo de acero por lo cual se recomienda hacer las
reparacones respectivas. Lo anterior adquiere vital importancia con el fin de evitar efecos de carbonatación del
acero de refuerzo.
Efecto de las modificaciones hechas en la terraza.
En la terraza se puede observar la construcción de una estructura de techo con dimensiones de 6m x 8m
en planta. Esa estructura carga a la viga corona de la segunda planta de manera que el paso de las
fuerzas a los cimientos es eficiente y siempre se hace mediante el sistema sismo-resistente. Las cargas
puntuales que aporta las columnas sobre el techo son del orden se lo 150kg lo cual se considera bajo en
propircion con la resistencia del elemento. Las variaciones en el momento flector no inducen a cambios
en la orientación del mismo por lo tanto no se hace necesario el refuerzo a momento positivo.
La chorrea de areas de piso en concreto en la terraza implica una estructura secundaria que al
ser nueva se considera apta para las nuevas cargas.
Un análisis mas exhaustivo con respecto a las variaciones en el periodo de vibración del
inmueble con respecto al sismo corresponden a una análisis cualitativo mas profundo de vulnerabilidad
sísmica y no se considera dentro de los alcances de esta valoración.
Figura 6. Configuración de la estructura de techo en azotea
Figura 7. Vista panorámica de la estructura de techo en azotea
Para valorar las cargas actuales y su posible efecto en la estructura se tomó como objeto de enálisis el
marco sobre el eje D el cual posee características de anchos tributarios importantes, posee el efecto de
la azotea, y se encuentra en un sector central del edificio.
Figura 8. Marco en estudio
Modelo de análisis
El estudio del marco se hizo mediante el software de análisis estructural SAP 2000, mediante el tipo de
estructura tipo marco, modelado con secciones reales de concreto, masas en entrepisos, diafragmas
rígidos entre otras características.
Figura 9. Modelo de análisis, SAP2000©
Cargas consideradas en el análisis
Las cargas muertas consideradas en el análisis de la edificación son muy similares a las del uso habitual
del inmueble y para las cuales probablemente fue diseñado en sus inicios. La edificación posee una
estructura robusta característica de inicios de siglo, esta, si bien es cierto, por ser masiva, soporta muy
bien sus cargas gravitacionales mas no se comporta de la forma mas eficiente con respecto al sismo por
tender a la falla frágil y no tener una buena respuesta ante los esfuerzos de tracción. Como se mencionó
anteriormente no se observan problemas de carbonatación que pudieran impedir la buena adherencia
acero-concreto sin embargo, si se observa un agrietamiento importante en un sector de la viga del eje F
entre ejes 1 y 4. Para corregir el problema se recomienda la sustitucióndel concreto afectado. Se
recomienda para un estudio de mayor profundidad el análisis de cuantía de acero en las vigas de primer
nivel y de ser necesario su refuerzo mediante incremento.
Figura 10. Carga permanente
Figura 11. Agrietamiento en viga de eje F
Figura 12. Reparación de elementos en concreto reforzado: (a) vigas, (b) columnas
Cargas temporales
Según el CSCR la carga temporal según el uso de la edificación debe ser:
Figura 13. Carga Temporal
Con respecto al cálculo de las cargas sísmicas se tomaron en cuenta los siguientes parámetros de diseño:
Figura 14. Carga de sismo
Resultado del análisis
Como primer resultado se valora el periodo de vibración de la estructura el cual arroja resultados
esperados (T= 0.26s, 0.01s) ya que el periodo teorico se estimo como 0,2 sin embarg, el programa arroja
Zona sísmica Limón, Zona III
Sitio de cimentación S3 Capacidades desconocidas
Aef 0,36
Uso de la estructura I=1 Uso normal
Sistema estructural Tipo Marco
Regularidad Regular
Ductilidad local óptima
Ductilidad global 6
Período T=0,2
FED 0,75
SR 2
Csis 0,135
un periodo de vibracion de 0,7s para uno de los modos de vibración, el cual se considera alto. La
dispersión de los datos puede estar asociada a la subetimacion de los pesos del edificio. Debe efectuarse
un estudio tridimensional para conocer el comportamiento de la estructura como un todo.
Otro de los resultados está relacionado con la revisión de los elementos de concreto reforzado los cuales
se consideran aceptables y se podría asumir que la estructura podría estar cumpleido con las cuantías de
acero necesarias para soportar los esfuerzos de momento y cortante.
Figura 15. Cuantías de acero calculadas para efectos de cortante.
Figura 16. Detalle de revisión de elementos de concreto y cuantías de acero para cortante.
Comentarios finales
Para el diagnóstico y la adecuación sísmica de una estructura existente se requiere de un mayor
conocimeinto del desempeño estructural y atención a sus detalles que en el caso del diseño de
estructuras nuevas , pues es común que existan muchas incertidumbres en cuanto a las características
de los materiales y detalles utilizados, a las cargas permanentes y a los daños presentes.
No se pretende que la estructura adecuada sismicamente y todos los elementos estructurales alcancen
la resistencia y ductilidad que el CSCR exige en edificaciones nuevas, pues esto podría desestimular a los
propietarios de las edificaciones a realizar una adecuación estructural debido a los altos costos que
puede implicar esta condición. En el caso de monumentos y edificaciones históricas que requieren un
aumento de su seguridad estructural, aunque es recomendable cumplir con los objetivos de desempeño
descritos en el inciso 4.1.b del CSCR, esa exigencia puede ser una opción no factible.
Las recomendaciones del dianóstico de vulnerabilidad sísmica pueden incluir sugerencias sobre la
modificaciones estructurales que son necesarias para reducir o eliminar los problemas detectados, que
tomen en cuenta también los costos correspondientes a las reparaciones y a la interrupción de las
operacones de la edificación.
El presente informe no es un estudio de diagnóstio y vulnerabilidad sísimica, si no que representa una
valoración de la estabilidad estructural del inmueble. Un estudio posterior mas profundo es necesario
para establecer parámetros mas detallados del comportamiento sismo’resistente de el edificio.
Conclusiones y recomendaciones
El sistema estructural del inmueble es tipo marco ya que las fuerzas sísmicas son resistidas por
medio de marcos de concreto reforzado, acero o madera vinculados por medio de un sistema
horizontal de entrepiso de concreto reforzado en cada nivel.
No se observan deficiencias en el sistema de paredes que por su rigidez y como se mencionó en
un apartado anterior cuenta con una distribución bidimensional favorable para la distribución
del cortante manejado por el sistema sismo-resistente.
Para secciones de pared de ladrillo que se perciban con poca adherencia entre las piezas de
mampostería se recomienda la inyección de mortero expansivo y paralelamente el
confinamiento de los elementos estructurales, esto se puede lograr mediante miembros extra
de acero.
Para mejorar el comportamiento de los entrepisos como diafragmas rígidos se recomienda
hacer una intervencion de este tipo en los tercios medios de la luz libre, aprovechando en esos
sectores el punto de inflexion de momento flector y proporcionar un mejor comportamiento
ante el sismo.
Reforzar las uniones de elementos de madera mediante el uso de platina de acero de 1/16” para
evitar falla por aplastamiento o deformaciones excesivas.
Las instalaciones electricas y mecánicas no represetan riesgo estructural ya que las variaciones
hechas a la configuración original han sido realizadas siguiendo prácticas seguras aislamiento y
ductería.
En ciertos sectores se percibe desprendimientos de repello lo cual podría favorecer la llegada de
agua a el refuerzo de acero por lo cual se recomienda hacer las reparacones respectivas
Tablas y datos de diseño (CSCR-02)
Objetivos de desempeño:
Adecuacion sismica:
Referencias
Código Sísmico de Costa Rica, Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos, 2002.
Comentarios al Código Sísmico de Costa Rica 2002, Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos, 2008.
Diagnostico y adecuación de Estructuras Patrimoniales, Ing Roy Acuña Prado.
Software SAP 2000, Software and Structures Inc.