¿Cómo se realiza el refuerzo de edificios de hormigón armado?
Este artículo explica el uso del módulo de refuerzo de StatiCAD según TBDY 2018 Capítulo 15.10, EK 15B y EK 15C. El módulo se apoya en la cadena de evaluación de desempeño del edificio existente: el refuerzo es una propiedad del elemento y una única opción principal determina si se tiene en cuenta o no en el cálculo. Para el fundamento teórico consulte Fundamentos teóricos del refuerzo de hormigón armado, y para los estudios de verificación, Estudios de verificación del refuerzo de hormigón armado.
¿En qué ediciones? La evaluación de desempeño de hormigón armado y el refuerzo están disponibles en las ediciones Ultimate, Profesyonel y Betonarme. En las demás ediciones los datos de refuerzo del proyecto se conservan, pero no se muestran en la interfaz ni entran en el cálculo.
1. Flujo general: antes y después en el mismo archivo
- Modele el edificio existente; en Ajustes Generales del Proyecto → Selección de Reglamento → grupo Desempeño B.15 active la evaluación de desempeño de hormigón armado, realice el análisis y obtenga el informe. Esta es la situación antes del refuerzo.
- En la ventana Propiedades de los elementos que se van a reforzar (clic derecho → Propiedades), introduzca el método y los parámetros en la pestaña Refuerzo (véase el apartado 2). Esta información se guarda con el proyecto.
- En el grupo Desempeño B.15 de Ajustes Generales del Proyecto, marque la casilla “Tener en cuenta el refuerzo” y vuelva a ejecutar el análisis. Ahora toda la cadena (rigidez, capacidad, límites de daño, decisión sobre el edificio, informe) calcula el estado reforzado.
- Si lo desea, con la casilla “Añadir al informe la comparación antes/después del refuerzo” puede incluir un resumen de ambas situaciones, una junto a la otra, en la primera página del informe (véase el apartado 4).
Con la casilla desactivada, el programa calcula el edificio en su estado anterior al refuerzo; los resultados son idénticos a los de un edificio sin datos de refuerzo.
2. Pestaña Refuerzo
La pestaña se encuentra en las ventanas de columna (Propiedades de la viga de atado vertical), de viga (Propiedades de la viga de atado) y de muro/muro de corte (Propiedades del muro). Las tres opciones superiores evitan aplicaciones accidentales en la selección múltiple:
| Opción | Significado |
|---|---|
| Ninguna (solo aparece en selección múltiple) | Al pulsar Aceptar no se modifica el ajuste de refuerzo de los elementos seleccionados. Es el valor por defecto en selección múltiple. |
| No aplicar | Se retira la marca de refuerzo de los elementos seleccionados. Es el valor por defecto en un solo elemento. |
| Aplicar | El método y los parámetros seleccionados abajo se escriben en los elementos seleccionados. |
Los cambios solo se guardan con Aceptar; Cancelar lo deshace todo. El cuadro de resumen situado bajo la pestaña muestra al instante, con los valores introducidos, las magnitudes normativas (coeficiente de eficacia del confinamiento, relación de PRF, presión lateral, resistencia y deformación unitaria confinadas, contribuciones al cortante, capacidad del anclaje, etc.) y escribe las advertencias de aplicabilidad.
2.1 Refuerzo de columnas
| Método | Reglamento | Datos de entrada | Efecto en el cálculo |
|---|---|---|---|
| Confinamiento con polímero reforzado con fibras (PRF) | 15.10.1.3 / EK 15B | Número de capas y espesor, módulo de elasticidad, deformación unitaria de rotura, radio de esquina, confinamiento continuo o en bandas (ancho y separación de las bandas); opcionalmente, longitud de solape existente | Modelo de hormigón confinado, límites de daño (GÖ = εcc, KH = 0,75εcc, SH = 0,004) y contribución al cortante Vf. La capacidad a flexión no aumenta. Si se introduce la longitud de solape, se calcula el espesor de PRF necesario según EK 15B.4 y se compara con el suministrado; el resultado se añade a la etiqueta de refuerzo como “bind OK / YETERSİZ / UYGULANAMAZ” (OK / insuficiente / no aplicable). |
| Aumento de sección (encamisado) | 15.10.2 | Espesor del encamisado (≥ 10 cm), clase de hormigón del encamisado, número de caras (1–4); armadura longitudinal del encamisado (número, diámetro, recubrimiento); armadura transversal del encamisado (diámetro, separación); modelo de cálculo: Compuesto (por defecto), Letra del reglamento o Solo encamisado | La rigidez y la resistencia se toman de la sección encamisada, con el coeficiente 0,9. La armadura longitudinal del encamisado participa en la capacidad a flexión; los estribos del encamisado se suman a la resistencia a cortante. En encamisados de 1, 2 y 3 caras la sección se calcula con su geometría real asimétrica y se toma la menor de las capacidades ±. |
| Confinamiento de hormigón armado (cortante) | 15.10.1.1 | Espesor, clase de hormigón, número de caras | Solo cortante y axil: la resistencia a cortante se calcula con la sección bruta confinada, con el coeficiente 0,9. La flexión y la rigidez no cambian. |
| Confinamiento de acero | 15.10.1.2, Ec. 15.3 | Espesor, ancho y separación de las placas, resistencia de fluencia | Se suma Vj a la resistencia a cortante. La ductilidad y la flexión no cambian. |
La continuidad del encamisado entre plantas y las condiciones de los estribos son responsabilidad del usuario; el cuadro de resumen lo recuerda.
2.2 Refuerzo de vigas
| Método | Reglamento | Datos de entrada | Efecto en el cálculo |
|---|---|---|---|
| Confinamiento con PRF | 15.10.3.2 / EK 15B | Parámetros del PRF, ancho y separación de las bandas | Modelo confinado y Vf. En el confinamiento en bandas, si no se cumple la condición de separación (sf ≤ wf + d/4), no se considera la contribución al cortante y se emite una advertencia. |
| Estribos exteriores | 15.10.3.1 | Diámetro, separación, número de ramas, resistencia de fluencia | Solo se suma a la resistencia a cortante la contribución de los estribos según TS 500; no hay efecto de confinamiento y los límites de ductilidad no cambian. |
2.3 Refuerzo de muros de corte y muros de relleno
| Método | Elemento | Datos de entrada | Efecto en el cálculo |
|---|---|---|---|
| Confinamiento de la zona extrema con PRF | Muro de corte de hormigón armado | Parámetros del PRF | Modelo confinado de la zona extrema y Vf. |
| Nuevo muro de corte de refuerzo | Muro de corte de hormigón armado (15.10.5) | Clase de hormigón y de armadura del muro, dentro del pórtico / adosado, diámetro del anclaje (≥ 16 mm), separación (≤ 400 mm), profundidad (≥ 10Ø), coeficiente de rozamiento, número de filas | Con la opción desactivada, el muro no existe en el modelo (antes del refuerzo). Con la opción activada se evalúa como elemento nuevo (coeficiente de nivel de información 1); se emiten la verificación del anclaje, la nota sobre la zona extrema y la advertencia sobre la cimentación. |
| Revoco con malla de acero | Muro de relleno (EK 15C) | Material del muro (de la tabla del reglamento o valores propios), espesor del revoco (≥ 30 mm) y número de caras, cuantía de la malla, relación de huecos | En el modelo, bielas diagonales equivalentes; capacidad a cortante; desempeño según el ángulo de distorsión (TBDY Tabla 15.2). |
| Banda diagonal de PRF | Muro de relleno (EK 15C) | Material del muro y parámetros del PRF, ancho de la banda | Bielas de compresión y de tracción. |
En la ventana del muro, las opciones de método se habilitan según el tipo de elemento: PRF y nuevo muro en el muro de corte de hormigón armado, y los métodos de EK 15C en el muro de relleno. El nuevo muro de refuerzo se dibuja en el modelo como un muro de corte de hormigón armado normal; solo se marca como “nuevo” desde esta pestaña.
3. Lectura de los resultados
- Informe: las tablas de sección y de confinamiento de columnas y vigas incluyen la columna “Güçlendirme” (Refuerzo) (por ejemplo “LP nf=2 tf=0.17”, “Manto t=10”, “Celik sargi”, “Yeni perde ank 1Ø16/200 r=0.91 OK”, “Dolgu hasir siva”). Si la opción principal está desactivada, se añade “(kapali)” (desactivado) a la etiqueta.
- Nuevo muro de corte: con la opción desactivada, su fila queda fuera de la evaluación con la nota “öncesi modelinde yok” (no existe en el modelo previo); con la opción activada, la relación del anclaje y la nota de la columna extrema figuran en la etiqueta.
- Muro de relleno reforzado: se considera elemento vertical; la región de daño se determina según el ángulo de distorsión (TBDY Tabla 15.2: SH 0,003 / KH 0,005 / GÖ 0,010). La componente horizontal de las fuerzas de las bielas diagonales se compara con la capacidad a cortante; si se supera, el elemento se considera frágil.
4. Comparación antes / después
Si la casilla “Añadir al informe la comparación antes/después del refuerzo” del grupo Desempeño B.15 está marcada, al preparar el informe se guarda una instantánea según el estado de la opción principal. Si existe el registro de ambas situaciones, en la primera página del informe se imprime el siguiente bloque: nivel de desempeño del edificio X/Y (antes → después), porcentajes de los criterios de 15.8, lista de elementos reforzados, distribución de daños y elementos cuya región de daño cambia.
Orden correcto:
- Opción principal desactivada → análisis → informe (registro del estado previo)
- Opción principal activada → análisis → informe (estado posterior y comparación)
Las dos ejecuciones pueden hacerse una tras otra en la misma sesión.
5. Informes de diseño en modo de desempeño
Con el análisis de desempeño lineal seleccionado (Ra = 1), los informes de diseño de columnas, vigas y muros de corte se generan con las fuerzas sísmicas sin reducir: se añade “(Ra=1 - bilgi amaçlıdır)” (solo con fines informativos) a los títulos de sección, y las líneas de tipo error se muestran como “Bilgi (Ra=1)” (Información). En este modo, los mensajes de exceso de capacidad no son errores de diseño; la evaluación se realiza según el informe de desempeño del Capítulo 15.
6. ¿Dónde aparecen las condiciones normativas?
Los datos de refuerzo que no cumplen una condición del reglamento se incorporan tras el análisis a la lista Comprobaciones de Errores del Proyecto como líneas “Hata: TBDY2018 M.…” (Error) o “Uyarı: TBDY2018 …” (Advertencia). Las principales condiciones que se verifican son:
- En el PRF, radio de esquina < 30 mm y relación entre lados de la sección > 2,5 (no se aplica el aumento de confinamiento),
- En el refuerzo de solapes, relación de sección > 2, armadura lisa o espesor de PRF insuficiente,
- Espesor de confinamiento y de encamisado < 10 cm,
- En el anclaje del nuevo muro, diámetro, separación, profundidad y capacidad a cortante,
- En el muro de relleno, espesor del revoco < 30 mm, relación de huecos > 10 %, diagonal/espesor ≥ 30, en el PRF relación longitud/altura fuera de 0,5–2, y el límite de plantas de 15.10.4,
- Demanda de cortante que supera la capacidad (comportamiento frágil).
Los incumplimientos de las reglas no detienen el cálculo; la decisión corresponde al ingeniero.
7. Preguntas frecuentes
He introducido el refuerzo, pero el resultado no ha cambiado. ¿Está marcada la opción “Tener en cuenta el refuerzo” en Ajustes Generales del Proyecto y ha vuelto a ejecutar el análisis? Con PRF, en una columna cuya relación entre lados supera 2,5 o con un radio de esquina inferior a 30 mm, el aumento de confinamiento no se aplica por exigencia del reglamento (la advertencia aparece en el cuadro de resumen).
¿La masa del nuevo muro de corte también se cuenta en el modelo anterior al refuerzo? No. Con la opción desactivada, el peso propio del muro y las cargas adicionales definidas sobre él se anulan; los pesos de planta, el centro de masa y las masas de elementos finitos se calculan sin el muro. Tampoco se considera al muro como apoyo de la losa (la carga de la losa se reparte entre los apoyos restantes). El edificio “antes” no tiene muro de corte.
En el muro de relleno veo la nota “EK 15C çubuğu oluşmadı” (no se ha generado la biela de EK 15C). No se encontró columna existente en uno de los extremos del muro, o faltan datos del material. Las bielas diagonales se establecen entre los nudos de las columnas extremas del muro.
¿El refuerzo también es válido en el análisis pushover (no lineal)? Sí. Los cambios de rigidez y de sección del confinamiento con PRF, del encamisado, del nuevo muro de corte y de las bielas del muro de relleno se reflejan también en el análisis pushover. Las verificaciones adicionales de cortante, como el confinamiento de acero, los estribos exteriores y el anclaje, se incluyen en el informe de la evaluación lineal.