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
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
| Verificación | Método | Resultado |
|---|---|---|
| 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 independiente | Mayor 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 independiente | 1,7·10⁻¹³ % |
| Vf en la cadena de análisis | Aplicación de PRF a 12 columnas y 17 vigas | La contribución al cortante de la viga coincide exactamente con el valor de la prueba unitaria (281,0 kN) |
| Efecto en la sección | PRF en 12 columnas de la 1.ª planta | Solo 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 manual | Espesor 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
| Verificación | Resultado |
|---|---|
| Rigidez: encamisado de 10 cm en 4 caras en 12 columnas de la 1.ª planta | Primer periodo 0,3252 → 0,2811 s; al desactivar la opción vuelve exactamente al valor inicial |
| Capacidad: las mismas columnas | En 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: 8Ø16 | La 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 encamisado | La contribución al cortante coincide con el cálculo manual (Ø10/100, 2 ramas: 435,4 kN, con el coeficiente 0,9) |
| Encamisado de una cara | En 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 armado | Resistencia 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”:
| Ejecución | Periodos | Muro de corte |
|---|---|---|
| Sin marcar (muro normal) | T1 = 0,3175 s | Muro normal |
| Marcado, opción desactivada | T1 = 0,4087 s | No existe en el modelo previo al refuerzo |
| Marcado, opción activada | Idéntico a la ejecución sin marcar | Demanda del anclaje q = 332,4 N/mm, capacidad qr = 367,2 N/mm, relación 0,905 |
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:
| Ejecución | Programa | Cálculo manual |
|---|---|---|
| Revoco con malla de acero (30 mm, 2 caras) | ad = 911,2 mm; kd = 77 678,6 kN/m; Vd = 1294,9 kN | ad = 911 mm; kd = 77,66 MN/m; Vd = min(1825; 1295) = 1295 kN |
| Banda diagonal de PRF | ad = 931,7 mm; kt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kN | kt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kN |
| Revoco con malla de acero, opción desactivada | Resultados idénticos a los del edificio sin refuerzo | — |
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.
Es esencial que el ingeniero responsable compruebe todos los resultados generados con el software.