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Estudios de verificación del refuerzo de hormigón armado

Este artículo resume los estudios de verificación del módulo de refuerzo de hormigón armado y sus resultados. Las fórmulas se han contrastado con una implementación independiente y con cálculos manuales, y sus efectos se han seguido a través de los resultados de análisis en edificios de hormigón armado de ejemplo (sus variantes con pórticos, con muros de corte y con muros de relleno).

1. Los resultados no cambian con el refuerzo desactivado​

tip

Aunque haya datos de refuerzo definidos, con la opción principal desactivada los resultados de la evaluación de desempeño de todos los elementos del edificio de ejemplo se compararon línea por línea con los resultados anteriores a la incorporación del módulo de refuerzo, y se encontró diferencia cero. Esta comparación se repite en cada edición.

2. Fórmulas de EK 15B y cadena de PRF​

VerificaciónMétodoResultado
κa, εf, ρf, fl, fcc, εcc (confinamiento continuo y en bandas, 7 casos, incluidos circular, elipse y exceso de relación entre lados)Comparación con una implementación independienteMayor diferencia relativa 3,3·10⁻¹³ %
Vf (continuo, en bandas, 5 casos, incluido el caso en que no se cumple la condición de separación de bandas)Comparación con una implementación independiente1,7·10⁻¹³ %
Vf en la cadena de análisisAplicación de PRF a 12 columnas y 17 vigasLa contribución al cortante de la viga coincide exactamente con el valor de la prueba unitaria (281,0 kN)
Efecto en la secciónPRF en 12 columnas de la 1.ª plantaSolo cambiaron los resultados de esas columnas; capacidad de curvatura +3,6 % (efecto esperado de la idealización de EK 15B)
Longitud de solape (15B.9–15B.11)Cálculo manualEspesor de PRF necesario y magnitudes intermedias idénticos; cuando el estribo existente es suficiente, el espesor necesario es cero

3. Encamisado de columnas, confinamiento de acero y de hormigón armado, estribos exteriores​

VerificaciónResultado
Rigidez: encamisado de 10 cm en 4 caras en 12 columnas de la 1.ª plantaPrimer periodo 0,3252 → 0,2811 s; al desactivar la opción vuelve exactamente al valor inicial
Capacidad: las mismas columnasEn las columnas encamisadas, la relación de momento de fluencia llega como máximo a 1,34 (50×50 → 70×70 cm, con el coeficiente 0,9)
Armadura longitudinal del encamisado: 8Ø16La disposición y las áreas de las barras coinciden con el cálculo manual; relación media del momento de fluencia de la columna (con/sin armadura) 1,36; las disposiciones en U, L y de un borde en encamisados de 3, 2 y 1 caras se verificaron manualmente
Modelos de encamisado (Compuesto, Letra del reglamento, Solo encamisado; 8 casos)Las propiedades de sección transformadas coinciden con el cálculo independiente con diferencia relativa ≤ 4·10⁻¹⁵; las comprobaciones manuales son coherentes. El orden de periodos y capacidades es el esperado
Estribos del encamisadoLa contribución al cortante coincide con el cálculo manual (Ø10/100, 2 ramas: 435,4 kN, con el coeficiente 0,9)
Encamisado de una caraEn la sección asimétrica, las capacidades ± se calculan por separado y se toma la menor; en el encamisado de 4 caras los resultados coinciden con el caso simétrico
Confinamiento de acero (Vj) y estribos exteriores (Vw)Los valores calculados coinciden con la fórmula; Vj coincide exactamente con el valor del resumen de la ventana
Confinamiento de hormigón armadoResistencia a cortante ×0,9; la flexión y la rigidez no cambian

4. Nuevo muro de corte de refuerzo​

En el edificio de ejemplo con muros de corte, se marcó un muro como “nuevo muro de corte de refuerzo”:

EjecuciónPeriodosMuro de corte
Sin marcar (muro normal)T1 = 0,3175 sMuro normal
Marcado, opción desactivadaT1 = 0,4087 sNo existe en el modelo previo al refuerzo
Marcado, opción activadaIdéntico a la ejecución sin marcarDemanda del anclaje q = 332,4 N/mm, capacidad qr = 367,2 N/mm, relación 0,905
tip

Con la opción desactivada, mediante los desgloses de masas se verificó que el peso propio del muro se descuenta del peso de planta, del peso del edificio y de las masas de elementos finitos, y que la carga de la losa apoyada en el muro se reparte entre los apoyos vecinos conservando el total. Los valores del anclaje coinciden con el cálculo manual.

5. Refuerzo de muros de relleno (EK 15C)​

En la variante del edificio con muros de corte se convirtió un muro en muro de relleno (654 × 260 cm netos, 24 cm de espesor, columnas de 50×50) y se calcularon dos métodos:

EjecuciónProgramaCálculo manual
Revoco con malla de acero (30 mm, 2 caras)ad = 911,2 mm; kd = 77 678,6 kN/m; Vd = 1294,9 kNad = 911 mm; kd = 77,66 MN/m; Vd = min(1825; 1295) = 1295 kN
Banda diagonal de PRFad = 931,7 mm; kt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kNkt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kN
Revoco con malla de acero, opción desactivadaResultados idénticos a los del edificio sin refuerzo—
info

En el análisis pushover, el esquema de bielas unidireccionales se comparó con el esquema simétrico de pares: mismo número de eventos y diferencia del cortante basal inferior al 0,01 % (la rigidez horizontal total es la misma; la diferencia está solo en la distribución de las fuerzas de las bielas). Los eventos en que las bielas diagonales alcanzaron la capacidad se verificaron manualmente: la biela de compresión se retiró del modelo con N = Vd / cos θ, y el tirante de tracción de PRF con T = Tf.

En un modelo de prueba preparado con datos que no cumplen las condiciones del reglamento (radio de esquina pequeño, confinamiento delgado, solape corto, anclaje insuficiente, revoco delgado y relación de huecos alta), las líneas de error y advertencia esperadas pasaron a la lista de comprobación del proyecto sin repetirse.

6. Comparación antes / después​

En el edificio de ejemplo se realizó primero el análisis con la opción desactivada (antes) y después, aplicando encamisado a 12 columnas, con la opción activada (después). El bloque de comparación informó correctamente el nivel del edificio, los porcentajes de los criterios, los 12 elementos reforzados y la distribución de daños. Entre realizar las dos ejecuciones una tras otra en la misma sesión y hacerlas por separado, no se encontró diferencia en el daño, el tipo de rotura ni el nivel del edificio.

7. Interfaz y guardado​

  • La pestaña Refuerzo de las tres ventanas de propiedades se verificó en cuanto a la selección múltiple, la habilitación de opciones según el tipo de elemento y los casos de valores heredados del elemento anterior.
  • Los datos de refuerzo se guardaron tanto en formato de texto como en formato binario del proyecto, se reabrieron y se leyeron exactamente igual. Los archivos de proyecto antiguos se abren sin refuerzo.
nota

Es esencial que el ingeniero responsable compruebe todos los resultados generados con el software.