Evaluación de estructuras existentes (V)

 

Evaluación de la estructura de edificios existentes (V)

Evaluación cualitativa de la aptitud al servicio. Resultados y recomendación de medidas.

Un edificio diseñado y construido en cumplimiento de normas antiguas puede ser apto para el servicio si se cumplen las condiciones siguientes:

• ha estado en servicio durante un periodo considerable sin sufrir deformaciones ni vibraciones excesivas
• tras una inspección detallada no se ha detectado deformaciones, desplazamientos ni vibraciones excesivas
• no se prevé alteraciones futuras que puedan perjudicar la durabilidad del edificio o alterar las cargas de manera significativa
• se puede prever una durabilidad adecuada, en cumplimiento del programa de mantenimiento previsto.

Resultado de la evaluación estructural

La evaluación de la estructura debe concluir en la redacción de un informe técnico que debe incluir la información siguiente:

1. Objetivos de la evaluación
2. Descripción del edificio y de su estructura
3. Síntomas y lesiones observados
4. Recopilación de información
5. Análisis de la información recopilada
6. Planificación de la evaluación
7. Inspecciones, catas, pruebas y ensayos
8. Resultados
9. Análisis
10. Verificación
11. Diagnóstico
12. Opciones de intervención
13. Recomendaciones.

Si se concluye que la seguridad estructural es adecuada, el documento deberá definir un programa de inspección y mantenimiento acorde con las características y la importancia del edificio. Si los resultados no garantizan la seguridad estructural, el documento deberá recomendar medidas adecuadas y planificar su ejecución. Las medidas recomendadas pueden ser:

• medidas preventivas de aseguramiento de la estructura
• medidas técnico-administrativas
• medidas constructivas.

Las medidas preventivas de aseguramiento

Las medidas de aseguramiento de la estructura tienen como objetivo principal evitar daños para las personas y/o el entorno del edificio. Las medidas pueden ser:

• restricciones de uso
• apeo de elementos
• evacuación parcial
• evacuación total, puesta fuera de servicio y clausura del edificio.

Las medidas técnico-administrativas

Las medidas técnico-administrativas para controlar los riesgos de origen estructural pueden ser:

• control del comportamiento estructural
• control de las condiciones de utilización del edificio
• imposición de limitaciones en la utilización del edificio
• instalación de dispositivos automáticos de aviso
• diseño de planes de emergencia
• diseño y colocación de esquemas de evacuación.

El diseño de este tipo de medidas debe tener en cuenta la importancia del edificio, el riesgo para las personas y para el entorno, la posibilidad de controlar los daños, la viabilidad técnica y el coste.

Las medidas constructivas

Las medidas constructivas destinadas a incrementar la seguridad estructural pueden ser:

• incremento de la resistencia, la sección, la rigidez o la flexibilidad de elementos
• reducción de la masa, la rigidez o la flexibilidad de elementos
• instalación de amortiguadores
• modificación del sistema estático.

Los refuerzos estructurales deben dimensionarse aplicando los criterios que se aplican en el proyecto de estructuras edificatorias de nueva construcción. La verificación de los elementos de refuerzo puede basarse en métodos de análisis de la seguridad.

Evaluación de estructuras existentes (IV)

 

Evaluación de la estructura de edificios existentes (IV)

Verificación de capacidad portante y de la aptitud al servicio. Método probabilista. Evaluación cualitativa.

La verificación de capacidad portante se realiza de modo diferente en cada una de las fases de la evaluación:

• en la evaluación preliminar, la verificación se realiza a partir de valores actualizados de las acciones y de los datos actualizados sobre la estructura, aplicando coeficientes parciales de seguridad
• en la evaluación detallada, la verificación se realiza también con valores e información actualizada pero aplicando coeficientes parciales de seguridad particularizados en función de los cambios en las incertidumbres asociadas a las variables, calibrados para que sean coherentes con el nivel de seguridad estructural al que se aspira
• en la evaluación avanzada con métodos probabilistas, la seguridad estructural se cuantifica en términos de fiabilidad, es decir, de la probabilidad de que se produzca un fallo.

Evaluación estructural con métodos probabilistas

La evaluación con métodos probabilistas se realiza siguiendo el procedimiento siguiente:

1. dimensionado de la estructura aplicando la normativa vigente
2. cálculo de la probabilidad de fallo admisible de la estructura dimensionada según la normativa vigente
3. cálculo de la probabilidad de fallo de la estructura a evaluar, utilizando parámetros actualizados de las variables.

Se considera que la seguridad estructural de la estructura evaluada es adecuada si su probabilidad de fallo no supera la probabilidad de fallo admisible.

Verificación de la aptitud al servicio

El comportamiento de la estructura es adecuado cuando el efecto de las acciones no alcanza el valor límite establecido. La verificación debe realizarse empleando valores representativos actualizados para las acciones, con todas sus influencias, y utilizando la información actualizada sobre la estructura. El valor límite de cada efecto debe ser coherente con el objetivo de cada verificación. Si la verificación se realiza mediante métodos probabilistas, se deberá aplicar parámetros actualizados para cada variable considerada en el cálculo.

Evaluación cualitativa de la capacidad portante

Un edificio diseñado y construido en cumplimiento de normativa antigua puede tener una capacidad portante adecuada si se cumplen las condiciones siguientes:

• ha estado en servicio durante un periodo considerable y, tras una inspección detallada, no se ha detectado lesiones (grietas, fisuras, desprendimientos, corrosión, deformaciones, etc.)
• tras una revisión del sistema constructivo se concluye la aptitud para transmitir las tensiones con seguridad, especialmente en los puntos críticos
• se puede prever una duración adecuada para el periodo de servicio restante, en función del programa de mantenimiento establecido
• no se ha ejecutado ninguna intervención que suponga un incremento de las cargas o una merma en la durabilidad, y tampoco se prevé la ejecución futura de una intervención con esas características.

Cuando una estructura edificatoria se evalúa de forma cualitativa, se debe controlar periódicamente durante todo el periodo de servicio que le quede. Si se prevé situaciones de dimensionado extraordinarias, la evaluación cualitativa no será suficiente.

Evaluación de estructuras existentes (III)

 

Evaluación de la estructura de edificios existentes (III)

Bases de cálculo. Análisis estructural y verificación. Representación de resultados. Riesgos y medidas.

Cuando se dispone del proyecto del edificio se debe revisar sus situaciones de dimensionado considerando las lesiones detectadas. Si no se dispone del proyecto, se debe establecer unas situaciones de dimensionado aplicables a la evaluación. Las situaciones de dimensionado permitirán establecer unas bases de cálculo actualizadas.

Análisis estructural

El modelo estructural utilizado en el análisis debe ajustarse al estado actual y tener en cuenta las lesiones existentes. Si el análisis es semiprobabilista, las incertidumbres asociadas al modelo se tendrán en cuenta mediante coeficientes parciales, y si es probabilista, mediante la introducción de una variable. Se utilizará factores de conversión para considerar la influencia de los efectos siguientes:

• escala y forma
• tiempo de aplicación de las cargas
• temperatura
• humedad.

El deterioro estructural debe estudiarse hasta que sea posible establecer los mecanismos activos de deterioro y estimar su progresión futura.

Verificación

La verificación de la capacidad portante y de la aptitud al servicio debe realizarse partiendo de una situación de dimensionado actualizada. En la evaluación de la capacidad portante se debe considerar la posibilidad de que la deformación redistribuya los esfuerzos, y se debe concluir si un fallo inminente se vería precedido por una deformación acusada. La verificación de la capacidad portante debe considerar las situaciones extraordinarias que puedan producirse. Además, se debe verificar la seguridad frente a la fatiga en los casos siguientes:

• acción de cargas variables repetidas
• vibración por resonancia.

Representación de resultados

Los resultados pueden analizarse mediante un método probabilista o semi-probabilista. Si el análisis es probabilista, las funciones de densidad de probabilidad podrán ser caracterizadas mediante su valor medio, la desviación típica y el tipo de distribución. Si el análisis es semi-probabilista la definición del valor representativo dependerá de la variable y de su coeficiente parcial. 

Riesgos y medidas

Los riesgos pueden considerarse aceptables en dos casos:

• si la probabilidad es muy baja
• si los daños que pueden producirse son muy leves.

En general, cuando se acepta un riesgo se debe adoptar alguna medida adicional de inspección y control que permita la detección temprana de las lesiones que puedan producirse. Tanto los riesgos aceptados como las medidas adicionales recomendadas deben quedar declarados en el documento de evaluación.

Evaluación de estructuras existentes (II)

 

Evaluación de la estructura de edificios existentes (II)

Objetivos y estado actual. Fases de la evaluación.

Antes de evaluar una estructura edificatoria hay que establecer los objetivos de la evaluación. Dichos objetivos deben concretarse definiendo las exigencias siguientes:

• nivel de seguridad requerido
• necesidad de garantizar la continuidad del funcionamiento, para edificios de importancia especial (hospital, aeropuerto, etc.)
• necesidad de proteger bienes específicos.

Estado actual

Además de establecer los objetivos, antes de iniciar la evaluación se debe estudiar el estado actual del edificio. Dicho estudio puede organizarse a partir de la información siguiente:

• peso propio de los elementos estructurales, que puede comprobarse experimentalmente
• sobrecarga de uso correspondiente al uso futuro del edificio, que puede estimarse considerando modelos específicos, si se ajustan más a la realidad
• acciones climáticas, estimadas para el periodo de servicio restante a partir de los datos obtenidos de estaciones meteorológicas cercanas durante un periodo de tiempo suficientemente representativo
• ambiente físico, químico y/o biológico, que puede ser analizado mediante inspecciones, pruebas, mediciones o ensayos
• dimensiones de la estructura y sus elementos
• características de los materiales utilizados en la estructura, determinada mediante ensayos destructivos o no destructivos, aplicando un muestreo estadístico representativo
• estudio de la rigidez de las conexiones y de la disposición de juntas
• comportamiento estructural, que podrá estudiarse mediante pruebas de carga, teniendo en cuenta que la capacidad portante debe evaluarse considerando estados más avanzados que los que produce la carga de servicio
• lesiones detectadas.

Fases de evaluación

La evaluación estructural puede organizarse en tres fases:

1. Preliminar
2. Detallada
3. Avanzada.

1. Evaluación estructural preliminar

La primera fase es la evaluación preliminar, en la que se debe realizar:

• recopilación y estudio de documentación
• medición y levantamiento de planos
• inspección preliminar
• elaboración de bases de evaluación
• verificación preliminar de capacidad portante y aptitud de servicio en los elementos principales.

2. Evaluación estructural detallada

La segunda fase es la evaluación detallada, en la que se debe realizar:

• inspección detallada, con evaluación de daños
• actualización de la planimetría
• características de los materiales
• actualización del valor de las acciones
• actualización de las bases de evaluación
• análisis estructural
• verificación de capacidad portante y aptitud al servicio.

3. Evaluación estructural avanzada

La tercera fase es la evaluación avanzada, en la que se debe realizar:

• determinación de situaciones de dimensionado
• si procede, intensificación en la recopilación de datos
• determinación de modelos probabilistas
• análisis y verificación estructural.

Evaluación de estructuras existentes (I)

 

Evaluación de la estructura de edificios existentes (I)

Aplicación, consideraciones y procedimiento

En España, los criterios generales aplicables a la evaluación estructural de edificios existentes son las que define el Anejo D del Documento Básico SE Seguridad Estructural (DB SE). Dichos criterios se apoyan en los supuestos siguientes:

• el edificio evaluado se proyectó y construyó cumpliendo las reglas que estaban vigentes en su época
• la construcción se ejecutó cumpliendo normas de buena práctica apoyadas en experiencia histórica.

Aplicación

La evaluación de estructuras existentes se aplica, principalmente, con los propósitos siguientes:

• como parte de los estudios previos a una intervención de ampliación, reforma o rehabilitación de un edificio existente
• como medida recomendada en el informe de inspección técnica de un edificio existente (ITE, IEE)
• a fin de certificar la seguridad de una estructura edificatoria tras un evento catastrófico, como un incendio, un movimiento sísmico o el deslizamiento de un terreno.

Consideraciones

Cuando se evalúa la estructura de un edificio existente hay que tener en cuenta las circunstancias siguientes:

• hay que analizar las características reales de la estructura, en las condiciones en las que está
• no son aplicables las exigencias extraídas de la normativa actual
• la estructura ha tenido ya un periodo de servicio, de modo que el periodo de servicio restante debe ser reducido, lo cual reduce también el nivel de exigencia que se puede imponer
• hay que aprovechar la posibilidad de realizar inspecciones, mediciones, pruebas y ensayos, para que el análisis sea más ajustado a la realidad.

Procedimiento de evaluación

La evaluación debe realizarse verificando la capacidad portante y la aptitud al servicio. La verificación puede ser cuantitativa o cualitativa. Puede realizarse por fases, definidas en función de condicionantes concretos. Entre dichos condicionantes se puede considerar los siguientes:

• disponibilidad de documentación técnica
• examen de lesiones
• análisis del uso
• objetivos de la evaluación.

En cada fase se debe aumentar la precisión y el nivel de detalle aplicados en la anterior. La evaluación se completa cuando en alguna de las fases se alcanza una conclusión inequívoca acerca de la seguridad estructural. Si la conclusión es que la capacidad portante o la aptitud al servicio no son las adecuadas, el documento resultante deberá incluir un apartado de recomendación de medidas aplicables.