Inspección y diagnóstico estructural del edificio de la
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Inspección y diagnóstico estructural del edificio de la Secretaría de Industria y Comercio de la Nación Ariel Muñoz Baltar1,a, Jorge Rena2,b 1 Universidad Tecnológica Nacional – Fac. Reg. Rosario, Zeballos 1341.Rosario. (2000), Pcia. de Santa Fe. Argentina 2 Universidad Tecnológica Nacional – Fac. Reg. Venado Tuerto, Las Heras 644. Venado Tuerto (2600), Pcia. de Santa Fe. Argentina a [email protected], [email protected] Palabras-clave: Hormigón Armado – Diagnóstico – Patologías – Inspección- Edificio Histórico Resumen. El presente trabajo fue desarrollado dentro del marco del Convenio denominado Programa de Asistencia Técnica “Estudio de Estructuras Civiles UTN-MECON” para la evaluación de estructuras existentes entre la Universidad Tecnológica Nacional – FRVT y el Ministerio de Economía de la Nación. La reubicación y reutilización de nuevos espacios para ser utilizados con cargas provenientes de archivos deslizantes y la aparición de algunas patologías estructurales y no estructurales sumados a la falta de documentación técnica referente a la capacidad estructural de este edificio histórico de la Secretaría de Industria de la Nación; presenta la necesidad de un estudio de inspección y diagnóstico estructural detallado de todo el edificio. Se propone en el siguiente trabajo una metodología de inspección y diagnóstico estructural incorporando la utilización de fichas acerca del historial de vida en servicio de los diferentes pisos y de sintomatologías estructurales, apoyados por la ejecución de trabajos de campo que consistieron en ensayos destructivos y no destructivos, en un edificio emblemático que consta de 5 subsuelos, 14 pisos altos y una superficie aproximada de 58500m². Como resultado del estudio se efectúan recomendaciones y acciones correctivas que tienden a mejorar y asegurar una mejor prolongación de la vida útil de los diferentes elementos estructurales de los diferentes pisos. Se presenta una metodología de aplicación general que puede ser utilizada en otros diagnósticos de edificios y/o elementos estructurales independientes. 1.- Introducción Se trata de un edificio construido en hormigón armado situado sobre la calle Diag. Julio A. Roca entre las calles Chacabuco y Alsina conformando un triángulo equilátero delimitado por dichas arterias. Es un edificio en altura, desarrollado con 5 subsuelos, planta baja, 9 pisos altos, y 5 pisos más para alojar sala de máquinas, tanques etc. en planta superior, conformando un total de 19 niveles. Su construcción data aproximadamente desde 1949 hasta 1954, con proyecto y cálculo del estudio de los Ings. Sanchez, Lagos, De la Torre, Bilbao La Vieja, entre otros. Ver Fig. 1. La construcción estuvo a cargo de la constructora Geopé, Compañía General de Obras Públicas E.N. con la colaboración de otras importantes subcontratistas. Figura 1 – Vista General Edificio S.I.C. 2.- Descripción 2.1.- Antecedentes Para la recopilación de información de planos estructurales y/o arquitectónicos y antecedentes de la construcción se recurrió al Centro de Documentación e Investigación de la Arquitectura Pública – CeDIAP, a la Dcción. de Patrimonio de Bs. As., y a las bibliotecas de la construcción del Instituto de Cemento Pórtland (ICPA). Se pudo obtener del Cediap solamente antecedentes de un artículo de la Revista Construcciones que data de 1954. No se cuenta con información original del edificio en lo que se refiere a planos de estructura, planillas de cálculo, memorias, etc. 2.2.- Generalidades Según esquema de Fig. 2, arquitectónicamente es un edificio que fue concebido originalmente para uso de oficinas, debido a las mínimas disposición de columnas en planta lo que hace suponer el uso conceptual de “planta libre”. El mismo está caracterizado por una marcada regularidad geométrica y estructural que consiste en un núcleo central de circulación horizontal y vertical (Sector NC) en el cual se plantea un hall central rodeado por cuatro núcleos de ascensores y dos escaleras semicirculares. En las adyacencias de este núcleo se disponen dos patios de aire-luz para luego terminar en dos vértices con escaleras y ascensores para uso de servicio y disposición de locales sanitarios. Este núcleo está circunscripto por un pasillo o corredor que permite rodear el edificio generando una fluida circulación horizontal. Luego de este corredor se accede a los sectores de uso o dependencias del mismo, caracterizada a grandes rasgos en depósitos o talleres en los subsuelos, sala de calderas y comedor, para luego generar espacios comunes para oficinas de planta libre desde el 1º piso hasta el 8º piso inclusive. El 9º se caracteriza principalmente por un auditorio y una biblioteca. Sector B Sector 3 Sector 2 Sector A Sector C Sector 1 Figura 2 – Planta tipo. Calle Roca s/el frente 3.- Metodología de Inspección y Diagnóstico Para la evaluación y diagnóstico de la estructura del edificio, se confeccionó un diagrama de flujo con la secuencia a seguir en cada etapa de trabajo según figura 3, en donde se dividieron las tareas inicialmente en una inspección preliminar efectuando un examen visual, es decir una observación general que evalúe las condiciones en que se encuentra una estructura o partes de ella, estableciendo la necesidad de estudios de laboratorio, identificar entre otros, cuáles son las consecuencias o efectos a causa de la existencia de los defectos estructurales, y evaluar la necesidad de una intervención urgente. INSPECCIÓN PRELIMINAR EXÁMEN VISUAL RECOPILACIÓN ANTECED. RECOPILACIÓN FOTOGRAFICA GRAL. PREDIAGNÓSTICO RECOPILACIÓN ORAL/NOTAS ENTREVISTAS INTERVENCIÓN URGENTE (Apuntalamiento/Evacuación, etc.) CRONOGRAMAS (Plan de Trabajos) INSPECCIÓN DETALLADA ENSAYOS CATEOS MEDICIONES RELEVAMIENTO ESTRUCTURAL RECOPILACIÓN FOTOGRÁFICA DETALLE/VIDEO PLANOS CAD DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL MEMORIAS DE CÁLCULO INTERVENCIÓN REHABILIT. ACTUACIONES CORRECTIVAS RECOMENDACIONES Figura 3 - Metodología de Diagnóstico propuesta La inspección preliminar es acompañada con una recopilación de antecedentes, y una recopilación fotográfica general, donde se registraron los aspectos más llamativos de la intervención. Es importante también, como se hizo en este caso, poder obtener entrevistas orales con los usuarios más antiguos del edificio que aporten datos característicos de las problemáticas, o procesos de construcción y desconstrucción. A los fines de estudiar detalladamente cada piso se lo divide en siete sectores de estudio; fundamentalmente que tengan similares características estructurales. Sector 1: Lado del triángulo sobre calle Roca Sector 2: Lado del triángulo sobre calle Chacabuco Sector 3: Lado del triángulo sobre calle Alsina Sector A: Vértice del triángulo sobre calle Roca y Chacabuco Sector B: Vértice del triángulo sobre calle Chacabuco y Alsina Sector C: Vértice del triángulo sobre calle Roca y Alsina Sector D (NC1-NC2-NC3): Núcleo central de circulación – escalera y ascensores 3.1.- Relevamiento Estructural Para la etapa referente a la inspección detallada, se comenzaron con las tareas del relevamiento estructural propiamente dicho. Se resumen las principales características de cada sector, que se complementan con planos de estructura correspondiente en formato cad, planos de detalles del paquete estructural del entrepiso y detalle de secciones de vigas y columnas. Para una mejor comprensión del piso y sus patologías, se confeccionó una ficha denominada “historial de vida en servicio”, mostrada en la figura 9, donde consta para cada piso cuál fue la condición de uso prefijada originalmente en el sector en estudio, si sufrió un cambio de utilización, si es que ha sufrido algún tipo de siniestro o accidentología, si se visualizan demoliciones y/o agregados de construcciones. Se incluyó también esta ficha, datos referentes a cuáles son las cargas predominantes, si estas son estáticas o pueden considerarse dinámicas, la verificación de la intervención con refuerzos y datos concernientes de suma utilidad, para determinar el grado de vulnerabilidad química del lugar, como ser la presencia de agentes químicos, si existe humedad ambiente alta, generación de vapores, etc. Todos los aportes de datos consignados, también merecen ser resaltados si se considera tomar una acción correctiva en la fase del diagnóstico. Se coloca a modo de ejemplo sólo algunas de estas fichas. 1º Subsuelo El entrepiso consta de una losa alivianada compuesta por nervios transversales a las vigas de hormigón armado y un paquete estructural que se complementa con una capa de compresión, bloques huecos de hormigón volcánico, contrapiso de mortero liviano, carpeta cementicia y piso de terminación (vinílico-mosaico o alisado). Ver Figura 4 Figura 4 – Detalle de losa de entrepiso típico Las vigas en todos lo sectores son de sección rectangular de hormigón armado, al igual que las columnas, de hormigón armado pero con secciones diferentes, cuadradas, rectangulares y en menor medida octogonales (Sectores A-B y C). El sector 1 presenta losas apoyadas entre vigas con luces en promedio de 4.50m, con tramos continuos de 5, 7 y 5 vanos, separados por una junta de dilatación. Este sector es también el único que tiene las vigas principales apoyadas en 4 columnas. El sector 2 y 3 presentan similares características luces de apoyo aproximadamente 4.80m y vigas simplemente apoyadas entre dos columnas. El sector A, en ochava aloja la cisterna de agua y el montacargas de servicio. Se manifiestan columnas que no aparecen en planta baja. Figura 5 En el sector B, comienzan a aparecer dos columnas octogonales (CB2 y CB3) que no se repiten en los pisos superiores. Las columnas octogonales (CB1 y CB4) nuclean hasta cuatro vigas ya que comienzan a expandirse la modulación típica de los sectores 2 y 3. El sector C, continúa con la disposición de losas similar al sector 1. En el pasillo perimetral las losas apoyan sobre vigas perimetrales que se extienden entre columnas y están dispuestas transversales a las vigas principales. La luz de dicha losa es 4.06m en el sector 1 y de 3.40m en sectores 2 y 3. A partir de este subsuelo en el sector 1, sobre calle Roca, se adiciona un espacio de unos 2.00m de sobreancho que se expande verticalmente hasta el 5º subsuelo. En el caso del presente subsuelo el mismo tiene como losa la vereda con la incorporación de ladrillos de vidrio. Figura 6 En lo que respecta a cargas el sector 2 y 3 se pretende disponer de archivos deslizantes, y en parte del sector C, utilizado como acopio de papelerías de archivos. Figs. 7-8 Figura 5 – Losa sector A Figura 6 – Viga fisurada 1ºSS Figura 7 – Sector C cargado Figura 8 – Archivos deslizantes FICHA Nº 2 DESIGNACION: HISTORIAL DE VIDA EN SERVICIO DEL EDIFICIO 1º SUBSUELO PISO: DESCRIPCIÓN SECTOR 1 Oficinas SECTOR 2 Oficinas SECTOR 3 Oficinas SECTOR B Oficinas SECTOR C Oficinas - Archivos Archivos deslizantes - deslizantes - - - transformadores En sala eléctrica parte de losa HºAº Mapeado fisuras en losa tanque de agua - Archivos Archivos con deslizantes - papeles - - - - - - - - - Estáticas Estáticas Estáticas Cuasi-estáticas Estáticas Estáticas - Sí. Agujero en - - - - - losa - - Cloro en tanque - - Normal Normal Aparecen columnas centrales Zona muy CONDICION PREFIJADA CAMBIO DE USO DE LA ESTRUCTURA Filtracion agua en veredaACCIDENTOLOGIA DE LA ESTRUCTURA lad.vidrio - SECTOR A Sala eléctrica y RECONSTRUCCION-DEMOLICIÓN REFUERZO ESTRUCTURAL CARGAS FÍSICAS PREPONDERANTES ENSAYOS Y/O CATEOS ANTERIORES USO DE QUÍMICOS Filtraciones Normal Normal de agua Alta humedad y Comienzo de sobreancho del edificio s/Roca Contrapiso - calor - INFORMACIÓN AMBIENTAL OTROS RELEVANTES liviano cargada TOMAR ACCIÓN CORRECTIVA Figura 9 – Ficha Historial de vida en servicio 1º SS 2º Subsuelo La tipología estructural es de similares características al del 1º subsuelo, pero el entrepiso o losa nervurada alivianada con bloques de hormigón volcánico, contiene un paquete estructural diferente que consiste en contrapiso de hormigón de cascotes, carpeta cementicia y piso vinílico. El segundo subsuelo es utilizado como depósito en sector 1, 2, B, C y oficinas en el sector 3. . Figura 10 – Cisterna Sector A Figura 11 – Sector B FICHA Nº 2 DESIGNACION: HISTORIAL DE VIDA EN SERVICIO DEL EDIFICIO PISO: 2º SUBSUELO DESCRIPCIÓN SECTOR 1 Oficinas - SECTOR 2 - SECTOR 3 SECTOR A Tanques de agua - SECTOR B SECTOR C Depósito Depósito Depósito Oficinas - Depósito - - - - - - - - Apuntalamiento Apuntalamiento - - - - provisorio - provisorio - - - - Estáticas Estáticas Estáticas Estáticas Estáticas Estáticas Cateo actual Cateo actual Cateo actual - Cateo actual - - - - Cloro - - Normal Normal Normal Humedad Normal Normal - Piso vinilico. Contrapiso Hº cascotes Piso vinilico. Contrapiso Hº cascotes excesiva - - Actualm. desoc., pero con indicios de alta carga CONDICION PREFIJADA CAMBIO DE USO DE LA ESTRUCTURA ACCIDENTOLOGIA DE LA ESTRUCTURA RECONSTRUCCION-DEMOLICIÓN REFUERZO ESTRUCTURAL CARGAS FÍSICAS PREPONDERANTES ENSAYOS Y/O CATEOS ANTERIORES USO DE QUÍMICOS INFORMACIÓN AMBIENTAL OTROS RELEVANTES TOMAR ACCIÓN CORRECTIVA Figura 11 – Historial de vida en servicio 2º SS 3º y 4º Subsuelo El esquema y disposición de columnas, vigas y losas en el 3º subsuelo se repite en igual forma y cantidad de elementos estructurales que en el primer y segundo subsuelo, a excepción del sector A (actual carpintería). En dicho sector aparecen vigas adicionales debido a que el tanque cisterna ubicada en la planta superior ya no traspasa la losa. Fig.12 Figura 12 – Vista losa carpintería Figura 13 – Vista sector 1 depósito 5º Subsuelo El 5º Subsuelo ocupa parcialmente la superficie de la planta total, en él se encuentra la sala de calderas y las instalaciones termomecánicas que sirven al mismo. Ver Fig. 14 y 15 Se ocupa parte del sector 1 y la totalidad del sector A. Como rasgo distintivo en este subsuelo, existe un entrepiso que tiene una doble altura, utilizado como espacio técnico. El esquema estructural es similar al descripto en los anteriores subsuelos, losas continuas nervuradas y vigas rectangulares de sección rectangular. Como afectación principal en este piso es el continuo ingreso de agua de la capa freática, y su evacuación constante. Figura 14 – Vista general S.M. Figura 15 – Viga utilizada para izajes FICHA Nº 2 DESIGNACION: HISTORIAL DE VIDA EN SERVICIO DEL EDIFICIO PISO: 5º SUBSUELO DESCRIPCIÓN SECTOR 1 Sala de calderas CONDICION PREFIJADA y máquinas - máquinas - Filtraciones Napa Filtraciones Napa SECTOR 2 SECTOR 3 SECTOR A Sala de calderas y SECTOR B SECTOR C CAMBIO DE USO DE LA ESTRUCTURA ACCIDENTOLOGIA DE LA ESTRUCTURA de agua - - de agua Eliminación tanque de petroleo y cisterna agua - Estáticas Estáticas - - Anteriormente Anteriormente petróleo Normal petróleo Normal Se descubren algunas vigas para izaje de Doble altura de RECONSTRUCCION-DEMOLICIÓN REFUERZO ESTRUCTURAL CARGAS FÍSICAS PREPONDERANTES ENSAYOS Y/O CATEOS ANTERIORES USO DE QUÍMICOS INFORMACIÓN AMBIENTAL OTROS RELEVANTES losa-Entrepisos TOMAR ACCIÓN CORRECTIVA Figura 16 – Historial de vida en servicio 5º SS Planta Baja La conformación estructural de la planta baja en el sector 1, es diferente a los pisos superiores y subsuelos, fundamentalmente por dos aspectos distintivos: la presencia de doble altura en el hall principal de acceso, la incorporación de grandes columnas circulares y por otro lado la eliminación de las columnas centrales (C2) en la planta. Se mantiene la geometría de vigas rectangulares de 11.70m de sección 25x77cms, y columnas rectangulares en planta baja de 60x90 cms. Las losas, al igual en el primer subsuelo son losas nervuradas alivianadas apoyadas entre vigas con luces entre 4.40m y 4.50m. con un paquete estructural de nervios de hormigón armado cada 30 cms, relleno no estructural de bloques de hormigón con agregado volcánico, capa de compresión de hormigón, carpeta cementicia y pisos de mármol, el rasgo distintivo del paquete estructural está dado por el contrapiso de mortero liviano arena-cal. El sector 2 y 3 presentan similares características estructurales, en el primero las vigas son rectangulares con luces de 8.50m, con losas con “trenes” de carga de tres y cuatro tramos, donde la división la presenta la junta de dilatación con dos vigas paralelas de 15x77 cms; en el sector 3 las luces de las vigas son de 7.50m y “trenes” de carga de cuatro tramos de losas. En toda la periferia interior (unión corredor o pasillo horizontal y sectores operativos) y externa (sobre línea municipal) existen vigas denominadas VI, VN y VE dispuestas en forma transversal a las vigas principales y que reciben las cargas de las losas del pasillo en el caso de las VI, las cargas provenientes de la mampostería de cierre, aberturas y revestimiento exterior, como es el caso de las VE y las VN que reciben las cargas provenientes de las losas del núcleo central y losa de pasillo. Sectores de ochavas Sector A: En dicho sector prevalecen las columnas C2 que transmiten las cargas a las columnas en subsuelos, y en cada sector de ochava una o dos columnas de sección octogonal. Como caso particular en este sector, debido a la entrada de servicio por calle Chacabuco, la viga VA-16 no apoya en columna sino más bien en una viga transversal que recibe la carga. Sector B: A diferencia de lo que ocurría en los subsuelos en este sector la disposición de las losas de apoyo y vigas cambian de sentido, al eliminarse la viga transversal VB-4(1SS) y las columnas CB2(1SS) y CB3 (1SS), luego se disponen cuatro vigas (VB2 a VB5) con losas de 3.70m de luz. Sector C: Ocupado por la cochera del edificio, presenta una característica importante: la eliminación de la columna CC2 proveniente de los pisos superiores, con lo cual existen vigas de gran porte. En planta baja coexisten oficinas de atención al público y las cocheras o zonas de servicio, con lo cual es el sector de mayor tránsito de personas. Ver figuras 17 y 18 Figura 17 – Planta oficinas Figura 18 – Sector B Cocheras 1º Piso El 1º piso está ocupado principalmente por oficinas de atención al público y aloja también una guardería de niños. En el sector 1, 2 y 3 se mantienen la geometría de vigas y columnas de la misma manera que lo descrito en la estructura sobre planta baja. Aparecen las vigas de la doble altura V8 a V13 y vigas dintel V-D, para sostener la mampostería de cierre y aberturas que se internalizan en el hall central. Las vigas son en estos sectores de 25x80 cms. Las losas del entrepiso son nervuradas alivianadas con contrapiso liviano. En el sector C, de igual manera que en planta baja presenta dos vigas principales VC8 y VC9 que se disponen en forma perpendicular a las vigas principales del módulo repetitivo de los sector 1 y 3, luego se conforman “radialmente” y centrífugas las vigas VC2 a VC6. En este sector la columna CC2 no siguen en planta baja, con lo cual su carga es elevada por un tensor TE1 a la columna contigua, esto elimina en planta baja una columna que interferiría en el normal funcionamiento de la cochera. En esta planta se visualiza la losa balcón de 1.80m de luz que apoya en las vigas de periferia VExx. 2º Piso El esquema de disposición de vigas y columnas en los sectores 1, 2, 3 A, y B se repite de igual manera que en el primer piso. La diferencia entre este y el segundo piso se manifiesta en el sector C, donde no existe tensor TE1 y la columna CC2. El piso segundo aloja las oficinas de la subsecretaría de Comercio, lo cual conserva una arquitectura diferente a otros pisos, en lo que se destacan: la incorporación del balcón perimetral, una altura de piso mayor (4.68m) a los otros pisos en el cual dicha altura a fondo de losa oscila en los 4.30-4.40m y la división de oficinas mediante mampostería de ladrillos macizos en el sector 3. 3º Piso La estructura sobre el tercer piso presenta iguales características que los pisos anteriores, se repite el esquema estructural de los sectores 1, 2, 3, A y B, la diferencia radica en el sector C, en donde vuelve a aparecer una viga tensor TE2 a 40º de 40x25 cms que eleva la carga de la columna CC1 para derivarla por la columna adyacente CC4 (ver fig.19). La columna CC1 es eliminada según creemos para evitar que la misma se prolongue en el salón oval de la jefatura de gabinete del 2º piso. Este piso presenta en el sector la incorporación de un piso técnico como carga permanente, y su utilización mayoritaria es de oficinas. Figura 19 – Vista Tensor 4º Piso a 8º piso El cuarto piso presenta la misma regularidad estructural que los pisos anteriores, a diferencia de su piso antecesor, no se incorpora en el sector C el tensor TE, con lo que la resolución del sistema en el mencionado es mediante la columna CC1 que recibe la carga de las vigas VC5 y VC6. El uso de este piso es para oficinas mayoritariamente a excepción del sector B en el cual su destino es utilizado como auditorio. El fondo de losa se encuentra a 3.50m, y como en los pisos anteriores las vigas son rectangulares de 25x77 cms, columnas rectangulares y algunas octogonales. El piso es utilizado en su totalidad para uso de oficinas de mediana ocupación, con incorporación de un piso técnico y arch. deslizantes en una pequeña superficie del sector A. Las estructuras de los pisos 5º a 8º presentan similares características y el mismo sistema estructural que la estructura sobre el 4º piso. No se manifiestan cambios sustanciales en el esquema. Figura 20 – Vista oficinas típica Figura 21 – Vista losa s/8º piso -SC 9º piso El esquema de la estructura sobre el 9º piso presenta diferencias con respecto a los pisos típicos. Entre las más relevantes tenemos: En el sector 1, las vigas principales son de menor luz, 10.0m y 3.00m, con dimensiones de 25x79 cms, dicho sector está principalmente utilizado por el auditorio (Fig. 22) y la biblioteca principal del edificio (Fig. 23) , que presenta la particularidad de doble altura (5.85m), luces de vigas de 10.0m y la eliminación de las columnas en correspondencia con las vigas V6V7 y V14-V15 coincidentes con la junta de dilatación del edificio. El sector 2, también se manifiesta con vigas de menor luz, en este caso de 5.50m y en el sector 3 las vigas pasan a ser de 4.60m de luz. Los sectores A, B y C mantienen el esquema de vigas y columnas con la reducción de sus longitudes correspondientes. Figura 22 – Auditorio Figura 23 - Biblioteca 11º y 12º piso El piso 11º y 12º en el núcleo central aloja tanques de agua para calefacción, calderas y motores que complementan las instalaciones termomecánicas del 5º subsuelo. En este sector se disponen de columnas que soportan los tanques mencionados, que luego son sostenidas por las vigas en la zona central. (Fig.24) Sector 1: en este sector la losa presenta viguetas de pequeña sección que la sostienen cada1.10m encontrándose dicha solución estructural solo en este piso. Este sector se encuentra desocupado y su utilización es como piso técnico que alojan cañeros de transmisión de líquidos y conductos. (Fig. 25) Sector 2: presenta como rasgo distintivo la incorporación de columnas que soportan los conductos; estas descansan en las vigas inferiores. Figura 24 – Sala conductos calefacción Figura 25 – Piso 12º 13º piso En este nivel se ubica la sala de máquinas del edificio, donde se encuentra la fuerza motriz de los ascensores del hall central del edificio. También este piso almacena los tanques utilizados antiguamente para proveer de agua fría en los bebederos del edificio. (Fig. 26) El área ocupada por el piso corresponde al núcleo central o sector denominado D, compuesto estructuralmente por una losa nervurada, vigas de hormigón armado de sección rectangular y perfiles tipo IPN 380 en correspondencia con cada ascensor. El hueco de los ascensores está construido por tabiques macizos de hormigón armado. Los tanques se ubican en la parte posterior de los núcleos de los ascensores I a VI, están construidos en hormigón armado. Adyacente al tabique de hormigón de los ascensores VII a X, se encuentra una sala desocupada, que manifiesta signos graves de deterioro por posible incendio e infiltraciones de agua. (Fig. 27) Figura 26 – Sala de ascensores Figura 27 – Sala contigua s.a. 14º piso El piso 14º es el último piso del edificio, delimitado solamente por el núcleo central; es decir los sectores estructurales del triángulo ya no se encuentran en este nivel. Presenta la particularidad de alojar unas piletas rectangulares de mampostería donde se almacenaba antiguamente agua para el sistema de incendio. La estructura en este piso se halla dividida por una pared de mampostería de ladrillo hueco, que separa tres piletas de 65 cm de profundidad, a la izquierda y tres piletas en el lado derecho. Las columnas y vigas son de sección rectangular, y al igual que las losas presentan un acabado superficial de azotado impermeable. La dirección preponderante de las vigas es longitudinal (Sector 1 hacia sector B), con dos vigas en la parte posterior con inclinación hacia las columnas de cierre. La altura del entrepiso es de 4.50m y actualmente este piso se encuentra desocupado. Figura 28 – Vista Piletas FICHA Nº 2 DESIGNACION: HISTORIAL DE VIDA EN SERVICIO DEL EDIFICIO 11º-12º PISO PISO: FICHA Nº 2 DESIGNACION: HISTORIAL DE VIDA EN SERVICIO DEL EDIFICIO PISO: 13º PISO DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN NUCLEO CENTRAL Sala maquinas CONDICION PREFIJADA Ascensores S/C SECTOR 1 SECTOR 2 SECTOR 3 NUCLEO CENTRAL Piso uso técnico Piso uso técnico Piso uso técnico Sala calderas - Inst. CONDICION PREFIJADA S/C S/C S/C termomecánicas S/C Columnas - - CAMBIO DE USO DE LA ESTRUCTURA Mal estado de conservación ACCIDENTOLOGIA DE LA ESTRUCTURA generalizado - fisuradas - - - - - - RECONSTRUCCION-DEMOLICIÓN Posible incendio en ACCIDENTOLOGIA DE LA ESTRUCTURA tanques y sala RECONSTRUCCION-DEMOLICIÓN REFUERZO ESTRUCTURAL REFUERZO ESTRUCTURAL Estáticas Estáticas Estáticas Estáticas CARGAS FÍSICAS PREPONDERANTES Dinámicas CARGAS FÍSICAS PREPONDERANTES - - - - ENSAYOS Y/O CATEOS ANTERIORES ENSAYOS Y/O CATEOS ANTERIORES - - - - USO DE QUÍMICOS INFORMACIÓN AMBIENTAL CAMBIO DE USO DE LA ESTRUCTURA Aceites y grasas USO DE QUÍMICOS Humedad Normal Normal Calor y humedad elevada Ver Ficha Nº 3 Ver Ficha Nº 3 - Doble altura de piso. OTROS RELEVANTES Hollín INFORMACIÓN AMBIENTAL Tanques intermediarios Ver ficha Nº 3 OTROS RELEVANTES TOMAR ACCIÓN CORRECTIVA TOMAR ACCIÓN CORRECTIVA Figura 29 – Historial de vida en servicio pisos 11º, 12º y 13º 3.2.- Sintomatología de los Elementos Estructurales Conjuntamente con el relevamiento estructural, y el detalle fotográfico, se confecciona una ficha Nº 3, para cada elemento estructural que presente una anomalía. Cada síntoma fue codificado, analizando su posible causa. La sintomatología es evaluada sólo para elementos de hormigón, como ser vigas, losas, columnas, tabiques, basándonos en diferentes normas [1], [2] Luego cada código es agrupado para su posterior tratamiento estadístico, con lo que se pudieron extraer datos como ser los pisos y elementos más afectados y la acción correctiva a tomar en cada caso. Se incluye la ficha de algunos de los elementos más característicos. (Figs. 30 a 33) FICHA Nº 3 DESIGNACION: INSPECCIÓN VISUAL - SINTOMATOLOGÍA PISO: SECTOR: ELEMENTO: 8º C LOSA LC6 SINTOMA COD. ANOMALÍA Deformaciones y desplazamientos A1 Delaminación-pérdida del hormigón B1 RESPONSABLE: AMBIENTE: FECHA: NORMAL POSIBLE CAUSA ACCIÓN CORRECT. Desprendimiento en esquinas (Spalling) B2 Nidos de abejas B3 Sobrecrecimiento (Overgrowing) B3 Descoloración C1 Manchas de oxido C2 Desgaste-abrasión D1 Desintegración D2 Erosión D3 Eflorescencias E1 Fisuración a través de la armadura F1 Fisuración de localización arbitraria F2 Fisuración inclinada o diagonal F3 Fisuración transversal F4 Resquebrajaduras F5 Grietas G1 Juntas de dilatación J1 Golpes-Rotura (Crushing) K1 X Infiltración agua de terraza y asfaltos X En ladrillos X Rotura por cañería desague cloacal Figura 30 – Ficha losa piso 8º -Sector C FICHA Nº 3 DESIGNACION: INSPECCIÓN VISUAL - SINTOMATOLOGÍA PISO: SECTOR: ELEMENTO: 11º 1 VIGUETAS (NERVIOS) V SINTOMA COD. ANOMALÍA Deformaciones y desplazamientos A1 Delaminación-pérdida del hormigón B1 RESPONSABLE: AMBIENTE: FECHA: HUMEDO POSIBLE CAUSA ACCIÓN CORRECT. X Corrosión armaduras Desprendimiento en esquinas (Spalling) B2 Nidos de abejas B3 Sobrecrecimiento (Overgrowing) B3 Descoloración C1 Manchas de oxido C2 Desgaste-abrasión D1 Desintegración D2 Erosión D3 Eflorescencias E1 Fisuración a través de la armadura F1 Fisuración de localización arbitraria F2 Fisuración inclinada o diagonal F3 X Fisuras de flexión y corte Fisuración transversal F4 X Fisuras de flexión y corte Resquebrajaduras F5 Grietas G1 Juntas de dilatación J1 Golpes-Rotura (Crushing) K1 Figura 31 – Ficha vigas piso 11º -Sector 1 FICHA Nº 3 DESIGNACION: INSPECCIÓN VISUAL - SINTOMATOLOGÍA 13º Central LOSA L PISO: SECTOR: ELEMENTO: SINTOMA COD. ANOMALÍA Deformaciones y desplazamientos A1 Delaminación-pérdida del hormigón B1 RESPONSABLE: AMBIENTE: FECHA: NORMAL - HUMEDO POSIBLE CAUSA ACCIÓN CORRECT. Desprendimiento en esquinas (Spalling) B2 Nidos de abejas B3 Sobrecrecimiento (Overgrowing) B3 Descoloración C1 Manchas de oxido C2 Desgaste-abrasión D1 Desintegración D2 X Marcas de nervios en losa Erosión D3 Eflorescencias E1 X Lixiviación - filtración agua Fisuración a través de la armadura F1 X Lixiviación - filtración agua - posible incendio Fisuración de localización arbitraria F2 Fisuración inclinada o diagonal F3 X Lixiviación - filtración agua - posible incendio Fisuración transversal F4 Resquebrajaduras F5 Grietas G1 Juntas de dilatación J1 Golpes-Rotura (Crushing) K1 Figura 32 – Ficha losa piso 13º -Sector Central FICHA Nº 3 DESIGNACION: INSPECCIÓN VISUAL - SINTOMATOLOGÍA PISO: SECTOR: ELEMENTO: 1 SUBSUELO 1 15B VIGA SINTOMA COD. ANOMALÍA Deformaciones y desplazamientos A1 Delaminación-pérdida del hormigón B1 RESPONSABLE: AMBIENTE: FECHA: HUMEDAD EXTERNA POSIBLE CAUSA ACCIÓN CORRECT. Desprendimiento en esquinas (Spalling) B2 Nidos de abejas B3 Sobrecrecimiento (Overgrowing) B3 Descoloración C1 Manchas de oxido C2 Desgaste-abrasión D1 Desintegración D2 Erosión D3 Eflorescencias E1 Fisuración a través de la armadura F1 Fisuración de localización arbitraria F2 Fisuración inclinada o diagonal F3 Fisuración transversal F4 Resquebrajaduras F5 Grietas G1 Juntas de dilatación J1 Golpes-Rotura (Crushing) K1 X FILTRACIONES AGUA X AUSENCIA ARMADURA DE CORTE ADECUADA X SOBRECARGA Figura 33 – Ficha viga 1º SS -Sector 1 4.- Ensayos y Cateos Se requieren en esta etapa datos que posibiliten características de peso específico de los distintos componentes de la losa nervurada y parámetros mecánicos como la resistencia a compresión del hormigón.[3] Los ensayos de laboratorio consistieron en la determinación de los espesores y conformación de las losas de los entrepisos, fundamentalmente para la evaluación de las cargas permanentes. Para ello se obtuvieron probetas de extracción del 1º y 2º y 3º subsuelos y muestras de la losa del 1º piso, del 8º piso y 10º piso. Tales extracciones se complementaron mediante cateos in-situ, utilizando pachometría para determinar la posición de las armaduras en las losas y vigas. Se relevan las secciones de acero de flexión y separación de estribos para evaluar la resistencia definitiva con la utilización de un calibre. Un detalle de los métodos de ensayo son consignados en la tabla 1 Tabla 1 – Métodos de ensayos utilizados CODIGO NOMBRE BREVE DESCRIPCIÓN Medición de la dureza superficial e inferencia NORMATIVA IRAM 1684-ASTM C805 IS-END-01 Método de Rebote (Esclerometría) IS-ED-02 de resistencia a compresión de hormigones. IRAM 1551/1553/1574 Estracción de testigos cilíndricos para Extracción de testigos/Resist. Compr. determinar resistencia a compresión, peso específico, etc. ASTM C42 Identificación de la ubicación y diámetro de las IS-END-03 Pachometria IS-LA-04 Medición de carbonatación IS-END-05 Ancho de Fisuras LA-ED-06 armaduras. Determinación de recubrimiento. Medición de la profundidad de carbonatación IRAM 1708 mediante la utilización de una solución de metafecaina. Medición de fisuras para determinar la serviciabilidad de los elementos estructuralesgalgas de comparación. Determinar la resistencia a la fluencia y rotura Ensayos de fluencia aceros de diferentes aceros Medición y posicionamiento de armaduras. IS-ED-07 Cincelado - picado Tipologías aceros Es importante destacar que la extracción de probetas de vigas y cateos de los elementos estructurales, vigas y losas, es una tarea que presenta la gran dificultad de trabajar con agua y ruidos molestos, que limita la posibilidad de su ejecución, debido al alto factor de ocupación de personal administrativo y equipamiento mobiliario (computadoras, papelería de importancia, etc.) lo cual ocasiona molestias importantes en el normal desenvolvimiento del edificio. Por ello se limitó la tarea de ensayos a los estrictamente necesarios. Por otra parte destacamos el alto valor patrimonial de este edificio con una conservación ejemplar en los más de cincuenta años de vida en operación, que no justifica la rotura de pisos de mármol, o vigas que no presentan patología externa de mal servicio o efectos de durabilidad. Resumen de los aspectos más importantes para ser tenidos en cuenta en los cálculos: • Se adopta para efectuar los cálculos una resistencia del hormigón de calidad H-17 (17 Mpa) • La tensión de fluencia del acero liso se adopta igual a 26. • El paquete de la losas en los pisos altos es de un espesor total de 30cms aproximadamente. Compuesto por 3 cms. de carpeta cementicia de 2200Kg/m³ de peso específico, 8cms de contrapiso de mortero base cal de 900Kg/m³, 6.0 cms de hormigón como capa de compresión de 2300Kg/m³. Según el piso la terminación es con piso vinílico, o mosaico granítico. • El paquete de la losa sobre el 3º-4º y 5º Subsuelo consiste en 3 cms. de carpeta cementicia de 2200Kg/m³ de peso específico, 8cms de contrapiso de hormigón pobre de 1800Kg/m³, 7.5 cms de hormigón como capa de compresión de 2300Kg/m³. • El elemento no estructural de la losa nervurada se compone de ladrillos huecos de 12cms de altura, con agregados de origen volcánico de 1400Kg/m³. Figura 34 – Cateos viga 2ºSS Figura 35 – Extracción testigos en viga Figura 36 – Extracción testigo típico de losa 5.- Verificaciones y Modelo Estructural Se modeliza la estructura en un programa de elementos finitos, ver figura 37, que toma en cuenta la geometría y parámetros mecánicos de los elementos estructurales, se incorporan las cargas actuantes y se determinan las solicitaciones para diferentes estados de combinación estudiados. Para el detalle de cada sector en particular, se modelizaron cada ochava con sus vigas, losas y columnas. Figura 37 – Vista modelo general Se verifican las secciones de vigas y losas, a modo de ejemplo verificamos la armadura de la viga Vc9 del sector C – Figura 38 Seccion con armadura simple (sin armadura compresión) Geometría Tipo (1-viga ) Ancho Altura Recubrimiento Distancia Materiales Hormigón Acero Armadura Secciones Tensiones En hormigón En acero Comprob. Comprob. Mom. Rotura Mom. Adm. 1 b d r h VC9 30 77 9 68 St H-13 37 Fe1 Fe2 Cant 8 0 cm cm cm cm σbr σeu 77 30 105 2600 Diam. Sección 36 81,43 0 0,00 Total 81,43 Kg/cm² Kg/cm² cm² cm² cm² Db 92,19 tn a 15,22 cm z 52,78 cm Ze 211,72 tn Como Ze>Db El hormigón llega al estado de rotura antes que la armadura P1 Mrot 48,65 tn-m γ 1,75 Verifico en tabla en función de kz Madm 27,80 tn-m (Solicitación que admite la sección) Verificación Mom. Serv Mserv. Verificación Madm 20,80 > tn-m (Solicitación de cálculo) Mserv Buenas condiciones de seguridad Figura 38 – Verificación viga hormigón armado Con los resultados del modelo, se establecen las siguientes prioridades: • • • Verificar capacidad portante residual Estudio de sobrecargas o planteo original de cargas Determinación de solicitaciones y deformaciones máximas 6.- Conclusiones 6.1. Generalidades El presente informe, contiene el relevamiento de prácticamente 58500m2 cubiertos. Efectuar un relevamiento estructural y diagnóstico de un edificio de tal superficie implicó la ejecución de un protocolo según se describió en 5.2, y que necesariamente excluyen determinados elementos por cuestiones obvias – la gran cantidad de elementos estructurales – por ejemplo cada piso típico de oficinas o subsuelos (sin contar el núcleo central) contiene aproximadamente 78 vigas interiores, 102 vigas de periferia, 65 losas, 71 columnas periféricas y mas de 100 columnas interiores, lo que totalizaría por piso unos 400 elementos estructurales. Dicha tarea de relevamiento y estudio presentó una gran limitación, la mayoría de los elementos, como ser columnas se encontraban revestidas con mármoles de muy alto valor y excelente estado de conservación de más de 50 años; las losas su gran mayoría, en un 95% podríamos decir se encuentran con cielorraso (en muchos casos el original de la época), en cuanto a las vigas el canto inferior siempre se encontraba a la vista; por lo tanto se debieron hacer hipótesis de estudio que justifiquen el estudio de los elementos fundamentales y la exclusión de otros. De la capacidad de uso actual y futura de los elementos estructurales • No se registran vigas y losas con deformaciones impuestas por cargas y/o sobrecargas en excesos, ni deformaciones por efectos del comportamiento reológicos del hormigón. • No se registraron casos de corrosión de aceros – visualmente – por despasivación cuando se efectuaron cateos de armaduras en vigas y losas • Todas las vigas observadas en su gran mayoría, no manifestaron fisuras por solicitaciones de flexión y/o corte ni resquebrajaduras por efectos de cargas. • No se manifiestan en los sectores estudiados y observados y con el esquema actual de cargas y sobrecargas, elementos estructurales con peligros de colapso. • Los elementos estructurales consignados en las fichas Nº 3, presentan peligro de serviciabilidad de la estructura, con lo que se recomienda se tomen las medidas necesarias para su reparación. Concluimos: El edificio cumple con las condiciones de servicio de uso estructural con sobrecargas que no excedan los 250 Kg/m² en oficinas y dependencias. En subsuelos se han encontrado que sectores que pueden soportar hasta 500kg/m². En caso de utilizar algún sector del edificio como depósitos, archivos, o fuera del uso exclusivo como oficinas, se deberá contar con un estudio estructural pormenorizado de las losas, vigas y columnas afectadas. Del estado de Conservación • En el interior de los subsuelos, según se desprende de ficha Nº 2, existen filtraciones de napa de agua desde subsuelos 5º,4º y 3º sobre calle Roca, que han deteriorado la submuración. Existen tambien filtraciones de agua en 3ss sector A (Actual carpintería) que deterioraron las armaduras y revestimientos de la losa en dicho sector. Las mismas son debidos a tanque de agua en nivel superior. • Las vigas en sector 1 sobre el 1º subsuelo en vereda sobre calle Roca presentan fisuras y grietas que requieren actuación correctiva. Es altamente probable la acción de una carga de alto valor que ha sido colocada en el lugar, por ejemplo grupos electrógenos, grúas de izaje o eventualmente tanquetas policiales y/o militares. • En sector 2 (calle Chacabuco) prolongándose hasta sector B aparecen manifestaciones de humedad en paredes con la posible causa originadas por filtraciones de agua pluvial externa al edificio. Presentan muy buen estado de conservación las losas y vigas de todos los sectores en los 5 subsuelos estudiados. En general el edificio presenta un muy buen estado de conservación de sus elementos estructurales y no estructurales, considerando que es un edificio público de más de cincuenta años de uso, alto tránsito interno y externo de personas. El deterioro progresivo sí se manifiesta en los pisos superiores, desde el 10º hasta el 14º, debido principalmente a la acción de los agentes ambientales, que tienen el efecto de filtrar aguas de lluvia en losas, carpinterías metálicas y en algunos casos en la mampostería de cierre, hollín, etc. 6.2.- Actuaciones correctivas y Recomendaciones Las recomendaciones y acciones correctivas, se centran aspectos de mantenimiento del edificio en su parte externa e interior del edificio Entre las más importantes merecen destacarse, entre otras, las siguientes: ¾ Se recomienda colocar leyenda en lugar bien visible de la capacidad de uso limitado de sobrecarga en los sectores utilizados como depósitos y/o archivos. ¾ Reparación de las filtraciones de agua para evitar mayor deterioro en los elementos estructurales, sobre todo en sector A de los cinco subsuelos. ¾ Redistribuir y aligerar las cargas en 1º subsuelo-Sector C (“Archivo del Tribunal Fiscal de la Nación”) ¾ Seguimiento y sellado de las juntas de dilatación en los todos los pisos y fachadas. ¾ Reparación de los elementos estructurales consignados en ficha Nº 3. Referencias [1] J. Díaz Lozano, R.Rodríguez Escribano y I. Carpintero Díaz: Patologías en estructuras de Hormigón Armado y Pretensado. Cuadernos Intemac Nº 52 (2003). [2] Strengh Evaluation of Existing Concrete Buildings. ACI 437 R-03 (2003) [3] In Place Methods to Estimate Concrete Strenght. ACI 228.1 R-03 (2003)
