Memoria Investigaciones en Ingeniería, núm. 26 (2024). pp. 125-142
https://doi.org/10.36561/ING.26.8
ISSN 2301-1092 • ISSN (en línea) 2301-1106 – Universidad de Montevideo, Uruguay
Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de una licencia de uso y distribución CC BY 4.0. Para ver una
copia de esta licencia visite https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ 125
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Efectos Del Envejecimiento Estructural durante la Vida Útil de Edificios:
Caso de Estudio de un Edificio Educativo
Effects of Structural Aging during the Useful Life of Buildings:
Case Study of an Educational Building
Efeitos do Envelhecimento Estrutural durante a Vida Útil dos Edifícios:
Estudo de Caso de um Edifício Educacional
Fernando Aguirre Camacho
1
, Fernando Treviño Montemayor
2
,
Carlos Alberto Hoyos Castellanos
3
(*), Martín Eduardo García Avilanes
4
Recibido: 21/02/2024 Aceptado: 08/03/2024
Resumen. - Este artículo presenta los resultados desarrollados en el Instituto Tecnológico de Tepic con el propósito
de realizar un dictamen estructural del edificio “Q”. Su finalidad fue evaluar las condiciones estructurales del edificio
generadas por el uso de este, las cuales pueden ser causal para comprometer la seguridad del edificio, y por lo tanto
del personal del Instituto y sus estudiantes como sus usuarios cotidianos. Se discute la culminación del periodo de su
vida útil y las características de su envejecimiento. El inmueble en cuestión fue construido en el año 1976, su diseño
original fue a base de marcos rígidos de acero estructural, con columnas a base de placas en sección cajón de diversos
calibres, utilizando soldaduras en las uniones de los elementos estructurales. Este inmueble corresponde a un modelo
de edificio “tipo” diseñado en el año 1966 para el Comité Administrador del Programa Federal de Construcción de
Escuelas (CAPFCE).
En el análisis de las condiciones del edificio se emplearon diversas técnicas para determinar deformaciones,
asentamientos, y deterioros en general de los materiales que comprenden la estructura del edificio, encontrando a
simple vista alteraciones en algunos elementos estructurales. Se concluye finalmente que a pesar de que el edificio
estructuralmente se puede conservar realizando algunas acciones de reparación y mantenimiento, su diseño estructural
no cumplía las especificaciones de las normativas actuales, por lo que el organismo responsable de la construcción de
la infraestructura educativa determinó que la única solución viable era la demolición total del inmueble y su
construcción nueva.
Palabras clave: Envejecimiento de edificios, Seguridad Estructural, Dictamen estructural, Vida útil.
(*) Autor Corresponsal
1
Maestro en Ingeniería línea terminal en construcción. Tecnológico Nacional de México, plantel Instituto Tecnológico de Tepic,
faguirre@ittepic.edu.mx ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5965-1375
2
Maestro en Estructuras. Tecnológico Nacional de México, plantel Instituto Tecnológico de Tepic, ftrevino@ittepic.edu.mx,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3924-7660
3
Maestro en Ciencias en Ciencias Computacionales. Tecnológico Nacional de México, plantel Instituto Tecnológico de Tepic,
hoyoscarlos@ittepic.edu.mx, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5965-1375
4
Ingeniero Civil. Tecnológico Nacional de México, plantel Instituto Tecnológico de Tepic, mgarciaa@ittepic.edu.mx
ORCID: https://orcid.org/0009-0008-5238-5033
F. Aguirre Camacho, F. Treviño Montemayor, CA. Hoyos Castellanos, M. E. García Avillanes
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Summary. - This article presents the results developed at the Instituto Tecnológico de Tepic with the purpose of
carrying out a structural opinion of the “Q” building. Its purpose was to evaluate the structural conditions of the
building generated by its use, which may be a cause for compromising the safety of the building, and therefore of the
Institute's staff and its students as its daily users. The culmination of the period of its useful life and the characteristics
of its aging are discussed. The property in question was built in 1976, its original design was based on rigid structural
steel frames, with columns based on box section plates of various calibers, using welding at the joints of the structural
elements. This property corresponds to a “type” building model designed in 1966 for the Administrative Committee
of the Federal School Construction Program (CAPFCE).
In the analysis of the conditions of the building, various techniques were used to determine deformations, settlements,
and general deterioration of the materials that comprise the structure of the building, finding alterations in some
structural elements with the naked eye. It is finally concluded that although the building can be structurally preserved
by carrying out some repair and maintenance actions, its structural design did not meet the specifications of the current
regulations, so the body responsible for the construction of the educational infrastructure determined that the The only
viable solution was the total demolition of the property and its new construction.
Keywords: Aging of buildings, Structural Safety, Structural opinion, Useful life.
Resumo. - Este artigo apresenta os resultados desenvolvidos no Instituto Tecnológico Tepic com o objetivo de realizar
um parecer estrutural do edifício “Q”. Seu objetivo foi avaliar as condições estruturais do edifício geradas pela sua
utilização, que podem ser causa de comprometimento da segurança do edifício e, portanto, dos funcionários do
Instituto e de seus alunos como seus usuários diários. Discute-se o culminar do período da sua vida útil e as
características do seu envelhecimento. O imóvel em questão foi construído em 1976, seu projeto original era baseado
em pórticos estruturais rígidos de aço, com pilares assentes em placas de seção caixão de diversos calibres, utilizando
soldagem nas juntas dos elementos estruturais. Este imóvel corresponde a um modelo de edifício “tipo” projetado em
1966 para o Comitê Gestor do Programa Federal de Construção de Escolas (CAPFCE).
Na análise das condições do edifício foram utilizadas diversas técnicas para determinar deformações, recalques e
deterioração geral dos materiais que compõem a estrutura do edifício, encontrando a olho nu alterações em alguns
elementos estruturais. Conclui-se, por fim, que embora o edifício possa ser preservado estruturalmente através da
realização de algumas ações de reparação e manutenção, o seu projeto estrutural não atendeu às especificações da
regulamentação em vigor, pelo que o órgão responsável pela construção da infraestrutura educativa determinou que
o único A solução viável foi a demolição total do imóvel e sua nova construção.
Palavras-chave: Envelhecimento de edifícios, Segurança Estrutural, Parecer estrutural, Vida útil.
F. Aguirre Camacho, F. Treviño Montemayor, CA. Hoyos Castellanos, M. E. García Avillanes
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1. Introducción. - En este dictamen técnico se muestran los resultados de la investigación realizada para determinar
aptitud estructural para continuar en servicio del inmueble de dos niveles, denominado Edificio “Q”, ubicado dentro
de las instalaciones del Instituto Tecnológico de Tepic, con la finalidad de recabar la información necesaria para evaluar
si este en su conjunto, o alguno de sus elementos estructurales llegaron al fin de su vida útil.
La vida útil es entendida como el periodo después de la construcción y/o instalación durante el cual el edificio y sus
partes cumplen o exceden los requerimientos de rendimiento para lo cual fueron diseñados y construidos [5].
Con el paso del tiempo los edificios sufren deterioros, sus materiales se degradan y consumen su vida útil, este proceso
depende de la calidad estructural y constructiva, así como de su mantenimiento, sin dejar a un lado el uso que se le dé
y a las condiciones externas a que sea sometido.
Los factores principales que intervienen en el envejecimiento de los edificios pueden clasificarse en factores
constructivos, mantenimiento y agentes ambientales exteriores e internos.
Dentro de la investigación para determinar las características del envejecimiento del edificio Q, se realizaron una serie
de inspecciones a los elementos estructurales del inmueble, incluyendo las condiciones del acero y sus soldaduras en
columnas y vigas, calidad y resistencia del concreto, y evaluaciones en búsqueda de deformaciones y asentamientos.
Cabe destacar la importancia que tiene una oportuna evaluación de manera exhaustiva de las condiciones estructurales
del edificio en cuestión, pues conlleva la seguridad de al menos mil personas entre estudiantes, docentes y trabajadores
administrativos que a diario hacen uso de este inmueble.
1.1 Descripción del inmueble. - El inmueble se encuentra ubicado dentro de las instalaciones del Tecnológico
Nacional de México, plantel Instituto Tecnológico de Tepic, con dirección Avenida Tecnológico #2595, Colonia Lagos
del Country, Tepic, Nayarit., México. C.P. 63175.
Se tiene el registro que el edificio en cuestión se construyó en el año de 1976, lo cual representa una vida útil de 47
años al tiempo de las inspecciones.
Figura I. Ubicación del edificio dentro de las
instalaciones del I. T. Tepic
Figura II. Edificio Q.
Es una construcción de dos niveles, estructura prefabricada consistente en marcos rígidos de acero armado a base de
placas en sección cajón, con claros longitudinales de 3.05 m, uno de 4.00 m para el entre eje de escalera y un claro
transversal de 8.00 m con voladizos de 2.10 y 0.80 metros en planta baja para andador y marquesina, y de 2.10 metros
en la azotea como marquesinas. Las secciones de columnas, trabes y cerramientos son de diseño especial, en cajas
formadas con placas de acero de diversos calibres. En nodos, las uniones son soldadas en su perímetro a todo alrededor.
Las columnas en su parte inferior se unen a los dados de concreto por medio de anclas y tuercas. La losa de entrepiso
y la cubierta de azotea son losas llenas de concreto reforzado, en donde esta última es a dos aguas, con una ligera
pendiente del 3%. Los muros son de mampostería de tabique de barro, los cuales actúan como divisorios.
El último registro de mantenimiento que se tiene del edificio fue en el año 2019. Dentro de los conceptos realizados se
llevó a cabo la limpieza e impermeabilización de azotea, así como el cambio de puertas multipanel y el recubrimiento
con pintura de elementos estructurales, muros divisorios y losa del edificio.
2. Metodología. - Para evaluar el estado estructural y físico del edificio, se realizaron una serie de actividades de
revisión al interior y exterior del inmueble evaluando sus condiciones estructurales para conocer el estado real y valorar
el grado de riesgo en el que se encontraba la edificación. Se revisó la estructura del edificio, losas, trabes, columnas,
pisos y muros.
2.1 Verificación física ocular. - Por las características del método, se buscaron signos evidentes de daño, tales como
deflexiones, pandeos, colapsos parciales, inclinaciones, caída de pretiles, agrietamientos severos, entre otros efectos
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del envejecimiento del edificio. En adición, se buscaron evidencias de fallas y peligros geotécnicos, como
agrietamiento del suelo, asentamientos o indicios de movimiento de laderas, como lo sugieren las normas técnicas de
INIFED. [1]
Se identificó el edificio, y se inició con un recorrido alrededor de la estructura con el fin de identificar daños previos a
simple vista, como muros con posibles inclinaciones o peligro de desprendimiento, examinando si existen
discontinuidades verticales, signos de daño en muros de fachada, fisuras y grietas, deflexiones, asentamientos o
emergencias en la cimentación.
En la inspección dentro del edificio se buscaban las zonas visibles del sistema estructural, en especial daños a columnas,
trabes, muros y losas. Se buscaron evidencias de columnas deformadas, desplomadas o con signos de daño, incluyendo
la verificación de signos de daño en marcos, como pandeo local, general o fallas de conexiones en la unión viga
columna.
2.2 Deformación en losas de concreto. - Las deformaciones que se producen dentro de una losa de concreto están
determinadas por las condiciones de apoyo y por la posición relativa entre el plano medio y la dirección de las cargas.
[3], junto con las cuantías y posición del acero de refuerzo y la calidad del concreto, aunado al historial de cargas
permanentes.
Para determinar las deformaciones de las losas de concreto se identificaron los puntos de apoyo de las losas y su plano
de deformación. En este caso los tramos de losa estudiados eran losas rectangulares con un volado de 3.06 metros.
Por medio de una estación total marca Leica TS02 se registraron los niveles de las losas en sus apoyos y su parte central
(Fig. III), para detectar su deflexión por diferencia de niveles.
Figura III. Niveles de losa.
De acuerdo con la ACI 318S-05 referente a los Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural se calcula la
deflexión permisible, tomando en cuenta los criterios de la tabla de deflexión máxima admisible calculada. Utilizando
la fórmula: 𝑙
240
La cual refiere a un sistema de entrepiso o cubierta que soporte o esté ligado a elementos no estructurales no
susceptibles de sufrir daños debido a deflexiones grandes, donde comprende la parte de la deflexión total que ocurre
después de la unión de los elementos no estructurales (la suma de la deflexión a largo plazo debida a todas las cargas
permanentes, y la deflexión inmediata debida a cualquier carga viva adicional).
Las losas presentan 306 centímetros de claro por lo que la deflexión máxima admisible presentada es:
𝑙
240 =306
240 = 1.275𝑐𝑚
2.3 Asentamientos. - Para obtener un diagnóstico de asentamientos del edificio, se realizó un levantamiento
topográfico donde se recabaron los niveles de diversos puntos representativos con el fin de buscar las diferencias entre
ejes, los que se supone deberían encontrarse en la misma cota.
Se tomó a las columnas como punto referente para la toma de 3 diferentes niveles sobre estas, el primero a nivel de
banqueta, el segundo en la axila que se genera en el entrepiso por el encuentro trabe columna y finalmente el tercero
en la axila generada por trabe columna de la azotea (Fig. III). Este proceso se repitió en cada uno de los ejes de las
columnas tanto en la parte frontal y posterior del edificio.
Al finalizar con la captura de datos se realizó un registro de diferencias de nivel entre los 3 diferentes grupos de cotas
horizontales. Tomando en cuenta las normas técnicas complementarias sobre criterios y acciones para el diseño
estructural de las edificaciones de la Ciudad de México se observó que los hundimientos diferenciales no excedieran
los 2 cm.
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Como criterio final se realizó una relación de la distorsión diferencial tolerable la cual refiere a la inclinación que
experimenta un elemento estructural, utilizando como permisible para marcos de acero y tomando en cuenta el número
de pisos del edificio:
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒𝑠 = 0.006(1.255 − 0.0636𝑛)
n= número de pisos
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒𝑠 = 0.006(1.255 − 0.0636 ∗ 2)= 0.0068
Y las distorsiones se calcularon a partir de:
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 = 𝐻𝑢𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑡𝑎𝑠
Figura IV. Cotas del edificio.
2.4 Resistencia del concreto. - A partir de la norma ASTM C42, se extrajeron dos núcleos de concreto (muestras,
núcleos o corazones) directamente de la losa de entrepiso a través de un equipo de extracción mediante una broca
hueca con borde diamantado, las muestras extraídas fueron dos cilindros con 20 centímetros de altura y cuatro pulgadas
de diámetro.
Se determinó mediante el apoyo de pruebas de laboratorio la resistencia a la compresión del concreto (f’c), de acuerdo
con la norma ASTM C39, este método de ensayo consistió en la aplicación de una carga de compresión uniaxial a los
cilindros moldeados o núcleos a una velocidad de carga especificada (0.25 ± 0.05 MPa/s).
La máquina de ensayo se equipó con dos bloques de carga de acero, con caras endurecidas, una de las cuales es un
bloque con asiento esférico y se apoyó en la parte superior del espécimen, y la otra fue un bloque sólido en el cual
descansa el espécimen. Las caras de carga de los bloques tienen una dimensión mínima al menos 3 % mayor que el
diámetro del espécimen a ser ensayado. Se cabecearon las dos caras de los corazones con un mortero de azufre fundido
nivelado y perpendicular al eje del espécimen.
Durante la compresión se aplicó carga continuamente y sin impacto, hasta que el espécimen falló. Se tomó nota de la
carga máxima soportada por el espécimen durante el ensayo, detectando tipo de falla y apariencia del concreto, para
después realizar los cálculos necesarios para obtener el esfuerzo resistente a compresión de los especímenes a través
de la relación de carga máxima soportada por el espécimen durante el ensayo entre el área de la sección transversal
promedio determinada.