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.
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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.
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Figura V. Ensayo del primer espécimen.
Figura VI. Ensayo del segundo espécimen.
2.5 Carbonatación del concreto. - Se realizaron pruebas químicas al concreto hidráulico de la losa de entrepiso, en
base a la NMX-C-515-ONNCCE-2016 se utilizó fenolftaleína al 1% en alcohol con el objetivo de determinar la calidad
del concreto de las losas de entrepiso. La carbonatación en el concreto determina la pérdida de pH que ocurre cuando
el dióxido de carbono atmosférico reacciona con la humedad dentro de los poros del concreto; dicho fenómeno puede
causar problemas de corrosión del refuerzo incluso en un concreto de alta calidad. El ensayo consiste en aplicar el
indicador a la superficie de la muestra de concreto, y dejar secar unos minutos, para posteriormente determinar la
profundidad de la carbonatación. La reacción que se produce al entrar en contacto la fenolftaleína con el concreto es
una coloración rosa oscura cuando está en presencia de un medio básico o de PH alto.
Figura VII. Muestras de concreto
Figura VIII. Solución de fenolftaleína
La prueba del indicador de fenolftaleína es recomendada sólo para establecer un estimado de la profundidad que ha
alcanzado la carbonatación. Para llegar a una confirmación de este alcance es preciso la microscopía óptica o bien, la
microscopía electrónica, incluso a profundidades superiores a las que evidencia la prueba cualitativa de la fenolftaleína.
A través del microscopio se reconoce el fenómeno de carbonatación en el concreto por la presencia de cristales de
calcita, y la ausencia de hidróxido de calcio, etringita y granos de cemento deshidratados. Cabe decir que la prueba del
indicador de fenolftaleína resulta muy útil como un medio de hacer una evaluación inicial de la presencia de
carbonatación en el concreto; es rápida, fácil de ejecutar y ampliamente utilizada en la actualidad. Algunas
investigaciones sugieren que en el caso de un concreto más poroso y permeable, en cuya mezcla se haya utilizado una
elevada relación agua/cemento, el fenómeno de la carbonatación puede presentarse a razón de hasta 5 mm por año [6].
La parte que toma el color rosáceo no está carbonatada, en cambio la zona que no cambia de color está invadida de
carbono.
Figura IX. Aplicación de fenolftaleína al 1% en alcohol en muestras de concreto.
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2.6 Oxidación por diferencia de pesos. - Para determinar el daño que se tenía en el acero de refuerzo, en este caso
varillas de 3/8” de diámetro (0.95 cm); se obtuvieron muestras de varillas provenientes del concreto armado de la
edificación. Se clasificaron a simple vista en varillas sanas (que son las que no contaban con un porcentaje elevado de
óxido), y varillas con óxido (varillas oxidadas). Posterior a esto se cortaron en longitudes de 21.43 y 21.8 cm cada una,
9 probetas de acero de varillas sanas y 9 de varillas oxidadas, para un total de 18. Seguido a esto, se obtuvieron los
pesos de ambas clasificaciones teniendo así que las varillas sanas pesaban 1,069.7 gr, mientras que las varillas corroídas
tuvieron un peso de 1,089.3 gr.
Se dejaron, posteriormente, en una solución de vinagre con bicarbonato sódico por un periodo aproximado de 72 horas
con el objetivo de remover la capa corroída de la varilla. Transcurrido ese tiempo, se sacaron las probetas para lavarlas,
secarlas y se limpiaron con un cepillo de alambre para retirar el óxido de cada una hasta dejar metal blanco. Una vez
terminado el proceso anterior, se volvieron a obtener los pesos de ambas clasificaciones para así determinar el
porcentaje en la diferencia de peso.
Figura X. Recolección de muestras
de varillas.
Figura XI. Corte y preparación de
probetas.
Figura XII. Probetas sumergidas en
la solución.
Figura XIII. Limpieza de las
probetas
Figura XIV. Clasificación de
probetas limpias
Figura XV. Pesaje final de las
probetas limpias.
2.7 Sanidad de las soldaduras. - Se empleó la técnica de inspección por el método de líquidos penetrantes con base
a la norma AWS D1.1 – 20, para verificación de sanidad de las soldaduras entre trabes y columnas del edificio. La
inspección por líquidos penetrantes (PT) es una técnica versátil y de simple aplicación para una gran variedad de
materiales y diseños que permite localizar defectos o grietas superficiales. El método se basa en los principios básicos
de la acción capilar, y la capacidad de humectación de un líquido de baja viscosidad, propiedades que permiten que
éste penetre por hendiduras o grietas imperceptibles a la vista para resaltarlas y evidenciarlas. [2].
Para ello se limpió la superficie a inspeccionar, para liberar de impurezas, polvo, pinturas, recubrimientos, residuos de
material, grasas y cualquier otro tipo de sustancia o material que pudiera interferir en la evaluación. Posteriormente se
aplicó el líquido penetrante en forma directa sobre la superficie que se desea evaluar. La dosificación se realizó con
una brocha o rociado según la zona a aplicar. Una vez aplicado el líquido penetrante, fue necesario dar tiempo para
que se infiltre en las grietas e imperfecciones. El tiempo típico fue de hasta 3 horas.
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Figura XVI. Soldaduras limpias.
Se procedió a retirar o limpiar de la superficie de la pieza todo el excedente del líquido penetrante, con el fin de
evidenciar lo que llegó a infiltrarse por las grietas o defectos. La remoción debe ser antes de que el penetrante seque,
pues de lo contrario no va a actuar el revelador, volviéndose necesario reiniciar todo el proceso. [2]
Enseguida se aplica el revelador el cual permaneció sobre la superficie el mismo tiempo que el penetrante, con el
objetivo de reaccionar con el líquido penetrante (únicamente presente en las grietas o defectos) para colorear y resaltar
las áreas en las que éste se encuentre, es decir, en las que hubo infiltración.
Una vez concluida una inspección con líquidos penetrantes, se limpió la superficie ya que éstos tienden a retener
humedad, incrementando el riesgo de corrosión, o bien afectando el uso posterior de la pieza.
Podemos resaltar a manera de resumen que en algunos parámetros obtenidos después de haber realizado las pruebas
anteriormente citadas y compararlas con los criterios admisibles, se observa que, por ejemplo, que las de deformaciones
de alginas losas de entrepiso son mayores que las permisibles por las normas, asimismo, los asentamientos en algunos
de los apoyos apenas cumplen con las normativas aplicables. En relación a la calidad o resistencia a la compresión del
concreto hidráulico de la losa de entrepiso, los resultados obtenidos manifestaron que estas son menores a los de las
normas aplicables. Estos son los hallazgos más relevantes encontrados.
3. Resultados. - Después de realizar los trabajos descritos, se obtuvieron los siguientes resultados.
3.1 Deformación en losas de concreto. –
Figura XVII. Ubicación en planta de los puntos de niveles.
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Figura XVIII. Detallado de los niveles de losa detectados
En la siguiente tabla se muestran las diferencias entre el nivel en los apoyos y el centro de la losa representado en
metros, el dato superior representando la diferencia respecto al apoyo derecho y el dato inferior la diferencia respeto
al apoyo izquierdo, y se marca a los que superan los 0.01275 metros.
Tabla I. Nivel de cotas de cada losa considerada.
NIVEL DE COTAS (m)
Número
Fachada
Posterior
1
13.31
13.37
2
13.309
13.358
3
13.295
13.346
4
13.274
13.349
5
13.276
13.327
6
13.245
13.329
7
13.268
13.288
8
13.224
13.298
9
13.264
13.294
10
13.248
13.275
11
13.258
13.279
12
13.28
13.278
13
13.234
13.285
14
13.227
13.27
15
13.251
13.267
16
13.223
13.262
17
13.239
13.271
18
13.245
13.281
19
13.281
13.28
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Tabla II. Diferencias entre el nivel en los apoyos y el centro de la losa.
3.2 Asentamientos. -
Figura XIX. Localización en planta de los puntos de nivelación de la losa
Diferencia entre cota de apoyo al centro de
losa (m)
No. De losa
Fachada
Posterior
LOSA 1
0.001
0.012
-0.014
-0.012
LOSA 2
0.021
-0.003
0.002
-0.022
LOSA 3
0.031
-0.002
0.023
-0.041
LOSA 4
0.044
-0.01
0.04
-0.004
LOSA 5
0.016
0.019
0.01
0.004
LOSA 6
-0.022
0.001
-0.046
0.007
LOSA 7
0.007
0.015
0.024
-0.003
LOSA 8
0.028
0.005
0.016
0.009
LOSA 9
-0.006
-0.01
0.036
-0.001
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https://doi.org/10.36561/ING.26.8
ISSN 2301-1092 • ISSN (en línea) 2301-1106 – Universidad de Montevideo, Uruguay 135
Figura XX. Cotas de la losa en la parte frontal del edificio
Figura XXI. Cotas de la losa en la parte posterior del edificio
Figura XXII. Hundimiento diferencial en niveles frontales del edificio (en centímetros)
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Figura XXIII. Hundimientos diferenciales en niveles posteriores del edificio (en centímetros)
Figura XXIV. Distorsión angular en niveles frontal y posterior del edificio
3.3 Resistencia del concreto. - En el primer núcleo, corazón o muestra resultó de 174.42 kg/cm2 y el segundo de
137.35 kg/cm2, muy por debajo de lo que estipula la norma que es de un mínimo de 250 kg/cm2.
Figura XXV. Ensaye de 1er espécimen dando una
resistencia de 174.42 kg/cm2
Figura XXVI. Ensaye de 2do espécimen dando una
resistencia de 137.35 kg/cm2
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3.4 Carbonatación del concreto. - Los fragmentos de muestra más representativos fueron los que tenían el espesor
de la losa completos y presentaron lo siguiente:
3.4.1 Muestra 1. - Este fragmento pertenece a un cilindro extraído de la losa de entrepiso del salón Q5 del edificio el
cual contaba con una losa llena de 16 centímetros de espesor.
La muestra logra rescatar 13 centímetros de la losa y se muestra que en su parte central 9 centímetros presentan
coloración rosácea lo que nos indica que esta zona no se encuentra carbonatada.
Figura XXVII. Muestra 1 de concreto, estudio de carbonatación.
3.4.2 Muestra 2. - Este fragmento pertenece a un cilindro extraído de la losa del pasillo de entrepiso del salón Q2 del
edificio el cual contaba con una losa llena de 10 centímetros de espesor.
La muestra de la losa se rescató en su espesor total y se muestra que en su parte central 7.5 centímetros presentan
coloración rosácea lo que nos indica que esta zona no se encuentra carbonatada.
Figura XXVIII. Muestra 2 de concreto, estudio de carbonatación.
3.5 Oxidación por diferencia de pesos. - Dentro de la tabla 1.1 se puede observar la diferencia de pesos presentada
en cada conjunto de muestras. Las varillas que se presentaban con óxido perdieron un 2.27% de pérdida de peso,
mientras las varillas más sanas solo un 0.22% de pérdida.
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Peso total de las probetas
Varillas sin óxido (sanas)
Antes de remoción de óxido
1069.7 gr
Después de la remoción de óxido
1067.3 gr
Diferencia
2.4 gr
Varillas con óxido
Antes de la remoción de óxido
1089.3 gr
Después de la remoción de óxido
1064.6 gr
Diferencia
24.7 gr
Tabla III. Pérdida de peso por oxidación.
3.6 Sanidad de las soldaduras. - Se aprecia aplicación de soldadura de manera irregular, así como áreas con defectos
de soldadura tales como: socavación, falta de fusión y cráteres, esto posiblemente por la inadecuada calibración de
maquinaria y/o habilidad del soldador. Dichos defectos se presentan de manera general en todos los cordones de
soldadura aplicada en conexiones existentes entre trabes y columnas.
Se presentan áreas en las cuales se omitió la aplicación de soldadura, esto de manera general en las que se encuentran
los marcos de ventanas en conexiones entre trabes y columnas. Cabe mencionar que este laboratorio desconoce el
motivo de dicha omisión de soldadura, puesto que la misma no obstruía ni generaba problemas para el injerto de dichos
marcos de ventana.
Se observan áreas en las cuales se encuentran residuos de material, esto posiblemente por elementos los cuales fueron
utilizados como provisionales para el izaje o montaje de los elementos estructurales.
Se presentan áreas en las cuales existen principios de oxidación de material base.
Las áreas mencionadas con anterioridad fueron señaladas físicamente por el laboratorio “Cárdenas Inspectores en
Soldaduras” ubicada en Guadalajara, Jalisco, la cual notificó al personal correspondiente quedando de manera
pendiente su reparación.
Figura XXIX. Plantas arquitectónicas del edificio Q.
4. Conclusiones. –
4.1 Deformación de las losas. - La mayoría de las losas del pasillo de la fachada, es decir de la losa de entrepiso,
superan la deformación máxima permisible en la losa. Esto se podía observar a simple vista en el edificio y se verificó
con los resultados de diferencia de niveles entre sus apoyos y el centro de losa. Es notoria la presencia de deflexiones
positivas en el centro de la marquesina posterior del entrepiso, pues al ser tan corto el voladizo, adyacente a un tablero
grande, los efectos hiperestáticos se alcanzaron a manifestar en varios entre ejes.
Todo esto no sólo representa un impacto en la estética del edificio, pues además de afectar la funcionalidad por la
apreciación de los usuarios, tanto de la deformación como de la flexibilidad, se reduce la reserva de capacidad
estructural.
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Se puede deducir que el tiempo de vida de la estructura estaba en su límite de seguridad, ya que las deformaciones
observadas hacen inferir que el material usado ya había cumplido su utilidad, lo que originó que se perdiera la
confiabilidad estructural del edificio. Al ser un plantel educativo, usado por un gran número de jóvenes durante todo
el día, no era posible tomar el riesgo de seguir usando el edificio de manera segura.
4.2 Asentamientos. - Más notorio que las deformaciones de las losas de tablero a tablero, es la distribución de los
niveles de la estructura del edificio. Las cotas tanto de piso en planta baja, como de la estructura en primero y
segundo piso, confirman una tendencia de asentamientos totales crecientes de izquierda a derecha.
En cuanto a los asentamientos diferenciales, se evaluaron las diferencias entre los niveles de las cotas citadas tomando
en cuenta que no sobrepasan los 2 cm de diferencias entre ellas y se corroboró por medio de la distorsión angular que
esta irregularidad se presentaba en las mismas cotas, este fenómeno es perceptible en las cotas 3-4 y 13-14 las cuales
se encuentran en el mismo eje transversal y presentan la mayor distorsión angular.
4.3 Resistencia del concreto. - Los dos especímenes de concreto se encontraron por debajo de los resultados esperados
y al ser un parámetro crítico en la estructura ve reducida, aunque de manera local, la seguridad e integridad del edificio.
La resistencia actual del concreto es muy baja, reduciendo la capacidad de carga de las losas, poniendo en peligro la
seguridad de los usuarios y las actividades que se realizan en la estructura. Además de que es un indicador de ser más
propenso a la corrosión, la erosión y otros tipos de deterioro, lo que reduce la vida útil de la estructura.
4.4 Carbonatación. - Se concluye que existe carbonatación de las capas superficiales superior e inferior de la losa en
espesor variable entre 25% y 44% de su espesor, deteriorando la capacidad pasivadora de la corrosión del acero de
refuerzo por el concreto.
En suma, la baja resistencia del concreto, la potencial corrosión del acero estructural dentro del concreto que ya se ha
iniciado conlleva a la aparición de fisuras y grietas, pérdida de adherencia entre concreto y refuerzo, concluyendo en
la reducción de la vida útil, integridad y seguridad de la losa.
4.5 Oxidación del acero de refuerzo estructural. - Las varillas con óxido experimentaron una pérdida de peso del
2.27%, mientras que las varillas en mejores condiciones solo mostraron una pérdida del 0.22%. Esta diferencia sugiere
que el óxido presente en las varillas afecta negativamente su peso, su sección transversal y su integridad estructural.
Estos hallazgos indican la importancia de mantener protegida la estructura y monitorear periódicamente las varillas,
tomar acciones para prevenir problemas relacionados con la corrosión, garantizar su rendimiento y seguridad a largo
plazo.
4.6 Sanidad de las soldaduras. - En resumen, se han identificado varios problemas en las conexiones existentes entre
trabes y columnas en relación con la soldadura y la integridad estructural en un sitio o estructura. Estos problemas
incluyen, soldadura irregular y defectuosa, estos problemas pueden deberse a una inadecuada calibración de
maquinaria y/o a la falta de habilidad por parte del soldador durante el proceso constructivo; también la omisión de
soldadura en algunas áreas, aunque se ha señalado que no obstruía ni generaba problemas para el montaje de los marcos
de ventana; así como residuos de material por elementos provisionales, lo que en conjunto puede afectar la integridad
de la estructura. Por último, se presentaron principios de corrosión en el metal base, lo que es preocupante, ya que la
corrosión puede comprometer la resistencia estructural del conjunto con el tiempo.
Es importante abordar estos problemas de manera adecuada para garantizar la seguridad y la integridad estructural a
largo plazo.
4.7 Conclusión General. - En general, y de acuerdo con las conclusiones de cada una de las secciones de este estudio,
se propone demoler todas las losas de entrepiso y azotea, y en virtud de que los muros divisorios están desplantados
sobre la primera, demolerlos igualmente para posteriormente complementar los cordones de soldadura interrumpidos
en la estructura de acero y colar nuevas losas, desplantando sobre ellas los muros divisorios.
El deterioro de las estructuras puede ser acelerado por factores como la falta de mantenimiento y la exposición a cargas
excesivas, por lo que es importante que se realice un mantenimiento regular y adecuado de la estructura para prevenir
el envejecimiento y detectar cualquier problema temprano.
En base a la norma NMX-R-079-SCFI-2015, relativa a los requisitos de seguridad estructural de la infraestructura
física educativa, no se cumplen los que deben considerarse para evaluar la seguridad estructural de una edificación
como la deformabilidad, los defectos e irregularidades en la estructura y la cimentación, así como el riesgo inherente
a su ubicación, la calidad del mantenimiento y el uso para el cuál esté destinado.
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Además, el mantenimiento adecuado no sólo conserva la estética del edificio, sino que también garantiza su seguridad.
La inversión en mantenimiento es una inversión en el futuro del edificio. Al realizar acciones preventivas y correctivas,
se prolonga la vida útil de los materiales, se reduce la necesidad de reemplazos completos y se minimizan los costos a
largo plazo.
El edificio Q no cumple con lo establecido en la norma NMX-R-021-SCFI-2013 [4], relativa a los requisitos de calidad
de la infraestructura física educativa, y en particular al capítulo 9 sección E sobre los daños en elementos estructurales:
asentamientos totales, asentamientos diferenciales, corrosión del acero estructural en perfiles y en acero de refuerzo
del concreto armado, deflexiones y vibración en losas, concreto de baja resistencia.
El Volumen 7 Tomo 2 del INIFE se refiere a la conservación de estructuras, aborda aspectos relacionados con la
conservación y mantenimiento de estructuras, incluyendo las de acero, en el contexto de la infraestructura educativa.
En última instancia, la decisión de demoler y construir un nuevo edificio depende de una evaluación completa de
factores financieros, técnicos, de seguridad y funcionales, así como de las regulaciones locales y las necesidades del
entorno en el que se encuentra el edificio.
Como resultado de los trabajos realizados durante la inspección y realización de diversos estudios y pruebas aplicados
a los diferentes elementos estructurales del edificio citado, por parte de las autoridades responsables de la
infraestructura educativa de los inmuebles del sector público y por parte de los participantes especialistas en
estructuras, asimismo, debido a factores como el deterioro evidente debido a la edad y además de otros como los
climatológicos, se concluyó que la estructura de acero no cumplía con las normativas actuales y representaba un riesgo
para la seguridad de los usuarios como estudiantes, docentes y personal administrativo.
Por esta razón, se tomó la decisión de demoler completamente la estructura existente y construir un nuevo edificio con
las mismas características arquitectónicas, pero cumpliendo las normativas actuales de construcción y estructuración,
en su posición original. Esta medida garantizará que el nuevo edificio cumpla con las normativas vigentes, brindando
un entorno seguro para los ocupantes y minimizando cualquier riesgo potencial asociado con la estructura anterior.
Responsable del estudio
M.C. Fernando Aguirre Camacho.
Colaboradores
M.I. Fernando Treviño Montemayor, M.C. Carlos Alberto Hoyos Castellanos, Ing. Martín Eduardo García Avilanes,
Alumnos participantes
Noelia Ortega Bobadilla, Karen Guadalupe Montaño Pelayo, Jonatan Rodríguez Nonato, Estudiantes de Ingeniería
Civil del TecNM Instituto Tecnológico de Tepic
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Referencias
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postsísmica de la infraestructura física educativa de México Volumen 1: Metodología. Instituto Nacional de la
Infraestructura Física Educativa, en Liquidación, 95-104. Obtenido de
https://www.inifed.gob.mx/tecnica/tiv/Evaluacion_Metodologia_VF_DIGITAL_130221.pdf
[2] Carrión Viramontes, F. J., Lomelí González, M. G., Quintana Rodríguez, J. A., & Martínez Madrid, M. (2003). La
evaluación no destructiva de materiales estructurales y puentes. (C. y. Secretaría de Infraestructura, Ed.) (Publicación
Técnica no. 231), 44-52. Obtenido de https://www.imt.mx/archivos/publicaciones/publicaciontecnica/pt231.pdf
[3] Schinca, J., Lassus, O., & Fernández, M. (2007). Estabilidad de las construcciones III Losas 1, Casos de losas
aisladas. 17-20.
[4] Secretaría de Economía. (2013). NMX-R-021-SCFI-2013 Escuelas - Calidad de la Infraestructura Física Educativa
- Requisitos. México, Mpexico. Obtenido de https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/104914/NMX-R-
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[5] Universidad Tecnológica de la Mixteca. (2014). Planeación de l a Vida Útil en Proyectos Arquitectónicos. Temas
de Ciencia y Tecnología, 18(53), 53-58. Obtenido de https://www.utm.mx/edi_anteriores/temas53/index.html
[6] Vidaud, I. y. (2012). La carbonatación en el concreto reforzado. Construcción y Tecnología en concreto, 20-23.
Obtenido de https://www.imcyc.com/revistacyt/enero2013/pdfs/ingenieria.pdf
F. Aguirre Camacho, F. Treviño Montemayor, CA. Hoyos Castellanos, M. E. García Avillanes
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Nota contribución de los autores:
1. Concepción y diseño del estudio
2. Adquisición de datos
3. Análisis de datos
4. Discusión de los resultados
5. Redacción del manuscrito
6. Aprobación de la versión final del manuscrito
FAC ha contribuido en: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
FTM ha contribuido en: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
CAHC ha contribuido en: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
MEGA ha contribuido en: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
Nota de aceptación: Este artículo fue aprobado por los editores de la revista Dr. Rafael Sotelo y Mag. Ing. Fernando
A. Hernández Gobertti.