Diseño y reforzamiento de las columnas en una vivienda aplicando CFRP para el soporte de antenas de telecomunicaciones en el departamento de Huancayo

Abstract

La presente investigación aborda el refuerzo estructural de columnas de concreto armado en viviendas que sirven de soporte para antenas de telecomunicaciones en la ciudad de Huancayo, zona de alta sismicidad en Perú. Estas edificaciones, originalmente no diseñadas para soportar cargas adicionales, presentan deficiencias estructurales que pueden comprometer su estabilidad, especialmente ante eventos sísmicos. Por ello, se propone el uso de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) como solución técnica eficiente y no invasiva para mejorar la capacidad portante y la ductilidad de las columnas.

El estudio contempla el análisis estructural de una vivienda con una torre de telecomunicaciones instalada en la azotea, mediante el software ETABS V.21 y herramientas de cálculo en Excel. Se evaluaron las columnas antes y después del refuerzo con CFRP, considerando parámetros de resistencia axial, diagramas de interacción y diagramas momento-curvatura, siguiendo los criterios establecidos en el ACI 318-19 y la normativa nacional RNE E.030 y E.060.

Los resultados obtenidos demostraron mejoras significativas en la capacidad estructural y el comportamiento sísmico de las columnas reforzadas, validando la eficacia del CFRP como método de reforzamiento en contextos urbanos y sísmicos. Este trabajo contribuye al fortalecimiento del diseño estructural en edificaciones existentes, promoviendo la seguridad y sostenibilidad en la infraestructura urbana.

This research addresses the structural reinforcement of reinforced concrete columns in a residential building used to support telecommunications antennas in Huancayo, a region of high seismic activity in Peru. These buildings were not initially designed to endure the additional loads introduced by antenna installations, which poses a potential risk to their structural integrity. To mitigate this, carbon fiber reinforced polymer (CFRP) is proposed as a non-invasive and technically efficient solution to enhance the columns’ axial strength and ductility.

The study includes an on-site evaluation, structural modeling using ETABS V.21, and analytical calculations developed in Excel to assess the structural performance of the columns before and after applying CFRP reinforcement. Key parameters such as axial load capacity, interaction diagrams, and moment-curvature relationships were analyzed following the standards of ACI 318-19 and Peru’s national codes RNE E.030 and E.060.

The results demonstrate a substantial improvement in the load-bearing capacity and seismic response of the reinforced columns, validating CFRP as a viable solution for strengthening existing buildings that are subjected to unforeseen structural demands. This project contributes to the enhancement of structural safety in urban infrastructure, especially in seismic zones.