¿Qué es el cálculo de refuerzo de edificios de hormigón armado?

La seguridad sísmica de un edificio reforzado según TBDY 2018 se determina con los principios de evaluación establecidos para edificios existentes. Es decir, el cálculo de refuerzo no es un cálculo aparte: es la repetición de la misma evaluación de desempeño con los elementos reforzados.

El código define el refuerzo a nivel de elemento y de sistema: confinamiento de columnas con polímero reforzado con fibras, hormigón armado o acero, aumento de la sección de la columna (encamisado), confinamiento de vigas, nuevos muros de hormigón armado y refuerzo de muros de relleno. El efecto de cada método sobre la rigidez, la resistencia y la ductilidad es distinto; por ejemplo, los métodos de confinamiento no aumentan la capacidad a flexión de la columna, mientras que el encamisado sí.

En StatiCAD el refuerzo se define como una propiedad del elemento. Con la opción «Considerar el refuerzo en el cálculo» desactivada, el programa calcula el estado actual del edificio; con ella activada, calcula el estado reforzado; rigidez, capacidad, límites de daño, resultado del edificio e informe se actualizan conjuntamente.

¿Qué hace StatiCAD en el refuerzo de hormigón armado?

Consideración e informe del refuerzo de elementos y del sistema según su equivalente en el código.

Refuerzo de columnas

  • Confinamiento con polímero reforzado con fibras (FRP), Anexo 15B: modelo de hormigón confinado, límites de daño y aporte a cortante
  • Verificación de la insuficiencia de la longitud de empalme por solape con FRP (15B.4) y espesor de FRP necesario
  • Aumento de sección (encamisado): 1–4 caras, armadura longitudinal y estribos del encamisado; coeficiente 0,9 en rigidez y resistencia
  • Aumento de la resistencia a cortante con confinamiento de hormigón armado y de acero

Refuerzo de vigas

  • Confinamiento FRP: modelo confinado y aporte a cortante, con la condición de separación entre bandas
  • Aporte a la resistencia a cortante con estribos externos
  • En el cálculo se aplica la exigencia del código de que los métodos de confinamiento no aumentan la capacidad a flexión de la viga

Refuerzo de muros de corte y del sistema

  • Confinamiento con FRP de las zonas extremas de los muros de corte
  • Nuevo muro de refuerzo de hormigón armado: se ignora en el modelo antes del refuerzo y se considera como elemento nuevo después
  • Verificación del diámetro, la separación, la profundidad y la capacidad a cortante de los anclajes entre el muro y el pórtico existente
  • Notas recordatorio para la zona extrema del muro y la cimentación

Refuerzo de muros de relleno (Anexo 15C)

  • Refuerzo con revoco con malla de acero y banda diagonal de FRP
  • Modelado con puntal diagonal equivalente a compresión (y además puntal a tracción en FRP)
  • Región de daño según la capacidad a cortante y los límites de ángulo de distorsión (TBDY Tabla 15.2)
  • El muro de relleno reforzado participa en el resultado del edificio como elemento vertical

Antes y después en el mismo proyecto

  • Los datos de refuerzo se guardan con el proyecto; con la opción desactivada, los resultados son los mismos que los del edificio existente
  • Con la opción activada, la rigidez, la capacidad, los límites de daño y el resultado del edificio se calculan según el estado reforzado
  • En la primera página del informe, resumen antes → después: nivel de desempeño del edificio, porcentajes de los criterios de 15.8, elementos reforzados y elementos cuya región de daño cambia

Comprobaciones del código

  • Resumen instantáneo de las magnitudes del código en la ventana de propiedades (presión de confinamiento, resistencia confinada, aportes a cortante)
  • Los datos que no cumplen la condición (radio de esquina del FRP, relación de lados, espesor de confinamiento y de encamisado, anclaje, espesor del revoco, relación de huecos) aparecen como error o advertencia en la Lista de control del proyecto
  • El efecto del refuerzo sobre la rigidez y la sección también se refleja en el análisis pushover no lineal

¿Cómo funciona?

  1. Realice la evaluación de desempeño del edificio existente; este es el estado previo al refuerzo.
  2. En la pestaña Refuerzo de la ventana de propiedades de las columnas, vigas, muros de corte y muros de relleno que se van a reforzar, introduzca el método y los parámetros. Con la selección múltiple puede aplicarlo a varios elementos a la vez.
  3. En los Ajustes generales del proyecto active la opción «Considerar el refuerzo en el cálculo» y ejecute de nuevo el análisis.
  4. Con la opción «Añadir al informe la comparación antes/después del refuerzo», incluya la comparación de ambos estados en la primera página del informe.

Informes

La información de refuerzo se integra en el informe de desempeño:

  • Columna «Refuerzo» con el método y los parámetros en las tablas de columnas y vigas
  • Relación de anclaje y nota de la zona extrema en la fila del nuevo muro
  • Ángulo de distorsión, capacidad y región de daño de los muros de relleno reforzados
  • Comparación del nivel de desempeño del edificio antes y después del refuerzo
  • Filas de condiciones del código en la Lista de control del proyecto

Documentos de ayuda

Uso paso a paso, ejemplos resueltos, fundamentos teóricos y estudios de verificación en la Base de conocimientos.

Verificación

Las formulaciones del módulo de refuerzo, es decir, el modelo de confinamiento del Anexo 15B, los aportes a cortante, la verificación del solape, las propiedades de la sección del encamisado y los puntales diagonales del Anexo 15C, se han comparado numéricamente con cálculos independientes y con cálculos manuales.

En cada versión se comprueba que, con la opción de refuerzo desactivada, los resultados permanecen exactamente iguales a los de un edificio sin refuerzo definido.

Detalles de los estudios de verificación (Base de conocimientos)

Códigos y normas

TBDY 2018 15.9–15.10 Anexo 15B (polímero reforzado con fibras) Anexo 15C (muro de relleno) TBDY 2018 Capítulo 15 TS 500
¿En qué versión? El módulo de refuerzo de hormigón armado, junto con la evaluación de desempeño de hormigón armado, está disponible en las versiones Ultimate, Profesyonel y Betonarme de StatiCAD.

Preguntas frecuentes

¿Qué métodos de refuerzo se pueden calcular?

En columnas: confinamiento con polímero reforzado con fibras, encamisado (aumento de sección), confinamiento de hormigón armado y de acero; en vigas: confinamiento con polímero reforzado con fibras y estribos externos; en muros de corte: confinamiento de la zona extrema con polímero reforzado con fibras y nuevo muro de hormigón armado; en muros de relleno: revoco con malla de acero y banda diagonal de polímero reforzado con fibras.

¿Se necesitan dos proyectos distintos para antes y después del refuerzo?

No. El refuerzo se guarda en el mismo proyecto como propiedad del elemento. Con la opción «Considerar el refuerzo en el cálculo» desactivada se calcula el edificio existente y con ella activada, el edificio reforzado; la comparación de ambos estados puede incluirse en la primera página del informe.

¿Cuál es la diferencia entre el encamisado y el confinamiento con polímero reforzado con fibras?

Según TBDY 2018, los métodos de confinamiento (polímero reforzado con fibras, hormigón armado y acero) no aumentan la capacidad a flexión de la columna; aumentan la ductilidad y la resistencia a cortante. El encamisado, en cambio, al aumentar la sección, incrementa conjuntamente la rigidez y la resistencia a flexión y a cortante. StatiCAD tiene en cuenta cada método con estas diferencias.

¿Se considera el refuerzo también en el análisis pushover?

Sí. Los efectos sobre la rigidez y la sección de los refuerzos con polímero reforzado con fibras, encamisado, nuevo muro y muro de relleno también se reflejan en el análisis pushover no lineal. Las comprobaciones adicionales a cortante, como el confinamiento de acero, los estribos externos y los anclajes, se incluyen en el informe de la evaluación lineal.

¿Qué pasa si introduzco un refuerzo que no cumple la condición del código?

El cálculo no se detiene; la condición correspondiente aparece como fila de error o advertencia en la Lista de control del proyecto y también se muestra en el resumen de la ventana de propiedades. La decisión final la toma el ingeniero.

¿Hay cálculo de refuerzo para edificios de mampostería?

Sí. En edificios de mampostería se puede reforzar con hormigón proyectado, columnas de atado, polímero reforzado con fibras y muro nuevo. Para más detalles consulte la página del Programa para edificios de mampostería.

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