VIDA UTIL, PATOLOGIA Y CORROSION DE VIGAS

INTRODUCCIONEn el presente trabajo tenemos que para poder diagnosticar bien una patologa primero hay que saber la causa de la misma, as se podr encontrar la opcin ptima para su reparacin. Conocer las patologas ayuda a evitarlas en futuras obras por lo que se va a tratar las causas y las posibles soluciones de las anomalas que afectan a los acabados (lesiones menores); las de aquellas que por un mal comportamiento del suelo pueden generar lesiones en el edificio (patologas de los suelos); las debidas a los esfuerzos no controlados (lesiones de los elementos estructurales del hormign); y finalmente, las debidas a las patologas de los forjados. Se intentar acompaar las explicaciones, en los casos en que sea posible, con fotografas obtenidas para complementar grficamente los diferentes tipos de patologas. Continuando con la corrosin que est gobernado por factores externos como son la presencia de oxgeno, agua, tipo y cantidad de agentes agresivos que definen el ambiente de exposicin; y factores internos, como el tipo de acero, la estructura del hormign de recubrimiento, etc. En la mayora de las causas de deterioro, las sustancias agresivas (iones y molculas) o el agua deben ser trasladadas hasta donde se encuentra el producto reactivo para poder combinarse, es decir que si no hay transporte no hay ataque. La presencia de agua en estado lquido o gaseoso es condicin previa para que las reacciones tengan lugar a una velocidad con cierta repercusin prctica sobre la durabilidad. Y finalmente la vida til de las vigas que es un tema relacionado con la corrosin, fiabilidad estructural y fisuracin, y los factores que influyen en esto como el ambiente y sus componentes. En general hay que elegir un criterio y definir la funcin de estado lmite para la propiedad de control elegida, porque siempre tiene que existir un cierto punto que no podemos pasar o colapsara por completo un elemento potencialmente vital para la estructura completa.

OBJETIVOS

GENERAL :

Difundir a todos los alumnos del curso la informacin investigada en este trabajo.

ESPECFICOS

Conocer las distintas formas y mtodos empleados en el cuidado y prevencin de posibles problemas de las vigas de concreto.

Reconocer los diferentes agentes causantes de problemas que se pueden presentar en una estructura tan importante como lo son las vigas.

Adquirir pautas y procedimientos que ayuden a entender y nos permitan desenvolvernos de manera eficiente en la prctica profesional.

MARCO TERICO

VIDA UTIL DE LAS VIGAS Lavida tiles la duracin estimada que unobjetopuede tener, cumpliendo correctamente con la funcin para el cual ha sido creado. Normalmente se calcula en horas de duracin.Cuando se refiere a obras de ingeniera, como carreteras, puentes, represas, etc., se calcula en aos, sobre todo para efectos de su amortizacin, ya que en general estas obras continan prestando utilidad mucho ms all del tiempo estimado como vida til para el anlisis de factibilidad econmicaLa vida til de las estructuras de hormign (comnmente conocido como concreto) es un tema relacionado con la corrosin, fiabilidad estructural y fisuracin, y los factores que influyen en esto como el ambiente y sus componentes. En general hay que elegir un criterio y definir la funcin de estado lmite para la propiedad de control elegida, porque siempre tiene que existir un cierto punto que no podemos pasar o colapsara por completo un elemento potencialmente vital para la estructura completa.Adems del deterioro debido a la accin natural de la estructura, la corrosin de las armaduras es el ms importante mecanismo de deterioro y refleja en gran parte el tema de vida til para las estructuras de hormign.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALPara este trabajo se adapt el mtodo de prediccin de vida til desarrollado inicialmente para forjados. El mtodo es probabilista por tanto necesita que las variables sean definidas estadsticamente. Las variables empleadas en los modelos que simulan los procesos de deterioro son, en este caso, los que se encuentran en el medio ambiente que son principalmente el avance del frente de carbonatacin, la penetracin de los cloruros y la tasa de corrosin de las armaduras.

En un artculo pasado sobre las estructuras de concreto, nos hablaba que los cloruros (Cl) y el carbono (CO2) afectan solamente a la armadura, o sea al acero que se encuentra dentro del concreto, pero no corroe al concreto, ya que la corrosin solamente se presenta en los metales.METODO PARA LA PREDICCION DE LA VIDA UTILEste mtodo consiste en la aplicacin del anlisis de prediccin de la profundidad de carbonatacin y el perfil de penetracin de cloruros y por otro lado, la velocidad de corrosin de las armaduras.

Las principales variables, tanto ambientales como mecnicas, que participan en los modelos de deterioro, de clculo estructural y de solicitaciones, son tratadas como variables aleatorias.

Calcular todo esto nos ayudara a presentar la fisuracin producida por los productos de la corrosin y la simulacin para el agotamiento de la resistencia a la flexin.Se utilizara el FORM (First Order Reliability Method / Mtodo de Fiabilidad de Primer Orden), la probabilidad de fallo Pfi es estimada para el periodo de tiempo definido de forma progresiva. Para el estado lmite de utilizacin, la condicin adoptada ha sido la fisuracin producida por la corrosin. Los modelos empleados para ello tienen como finalidad estimar el volumen de productos de corrosin que produce fisuracin (VMACOR) y el volumen de corrosin acumulado (VCORT) por intervalo de tiempo.

Tenemos que la primera ecuacin de probabilidad de fallo es:

Pf.i.= P [(VMACOR(t) VCORT < o = 0); t < o igual a ti]

Con la probabilidad de fallo aceptable para el caso en estudio, se estima el tiempo que la fisuracin se manifiesta y para el agotamiento de la resistencia a la flexin el tiempo en que el elemento estructural alcanza una capacidad resistente a flexin inaceptable, es decir, el tiempo de vida til segn los dos criterios.

MODELOS PARA LA CORROSION DE ARMADURASConsiderndose que las condiciones ambientales y el medio agresivo no sufrirn cambios drsticos en el futuro, es posible admitir que los modelos seguirn representando los procesos de deterioro. En este trabajo, los modelos adoptados estiman la tasa de corrosin relacionada con despasivacin por carbonatacin o cloruros y han sido desarrollados a partir de resultados de experimentos realizados en probetas de acero embebidas en hormign y sometidas a carbonatacin o cloruros bajo diversas condiciones ambientales.

TASA DE CORROSIONPara la carbonatacin se cre una frmula que utiliza criterios del medio ambiente como la temperatura, humedad relativa, concentracin de oxgeno y la interaccin entre estos como un factor independiente.Para el ataque por cloruros, la tasa de corrosin puede ser obtenida mediante la ecuacin definida para condiciones ambientales estndar de 15 grados centgrados de temperatura, un 69% de humedad relativa un 20% de concentracin de oxgeno en la atmosfera.La tasa de corrosin en una condicin en particular se determina a partir de la ecuacin 3 ajustada para las condiciones ambientales existentes. El ajuste se hace mediante un factor de conversin determinado por los valores de q3 prima y q3 bi prima obtenidos a partir de la ecuacin 4. Para el clculo de q3 prima se utilizan las condiciones ambientales existentes, mientras que en el clculo de q3 bi prima se emplea la condicin estndar y el contenido existente de cloruros.

VOLUMEN MAXIMO DE CORROSIONEl total de corrosin que produce la fisuracin del hormign (concreto) de recubrimiento es determinado mediante una ecuacin ya establecida.La tasa de corrosin anual se determina mediante ecuaciones presentadas anteriormente. El valor ser considerado como VCORT. Se considera que el limite aceptable se alcanza cuando el hormign de recubrimiento se fisura, o sea, cuando el valor obtenido mediante la ecuacin 5 acumulado en los aos sea igual al valor calculado por la ecuacin 6.INSPECCION En la inspeccin los datos permitieron la definicin de las variables de resistencia del hormign y de geometra. Adems, ha sido obtenido el perfil de cloruros y la profundidad de carbonatacin.

Entre las variables adoptadas se encuentran la temperatura, la humedad relativa y la concentracin de dixido de carbono en la atmosfera. Las variables con el acero, han sido obtenidas en los informes de control de la construccin.

RESULTADOSLas curvas de evolucin de la probabilidad de fallo obtenidas en la simulacin del agotamiento de la capacidad portante a la flexin para todas las vigas tienen forma semejante. En un primer escenario en el inicio, la probabilidad de fallo crece rpidamente debido al aumento previsto para el trnsito. En el inicio de este periodo, se puede notar que la viga ya estaba ejecutada pero aun no haba transito, por tanto la probabilidad de fallo se mantiene estable en el valor inicial. En la segunda parte, la capacidad de transito del puente esta en el lmite, el deterioro aumenta suavemente y no afecta sustancialmente a la viga. Por ltimo, la curva presenta una pendiente ms acentuada. Esto se debe a la accin de los agentes agresivos.

PATOLOGIAS EN VIGASLa vulnerabilidad de las estructuras suele reflejase a travs de patologas que aparecen en las edificaciones, ocasionando mltiples efectos, desde pequeos daos y molestias para sus ocupantes, hasta grandes fallas que pueden causar el colapso de la edificacin o parte de ella. La diversidad de patologas que se manifiestan en las edificaciones es infinita; adems de ser un tema muy complejo. Difcilmente se logra determinar con precisin, las causas o motivos de muchas de las manifestaciones que presentan las estructuras; en muchos casos ni siquiera la experiencia de un experto es suficiente para dar una respuesta totalmente certera. Por ejemplo, las causas de aparicin de una grieta en una edificacin, pueden ser mltiples; algunas veces es posible identificarlas fcilmente, pero otras veces no lo es. Una manera sencilla de clasificar las patologas que se presentan en las edificaciones, es subdividindolas segn su causa de origen. De acuerdo a esto, las patologas pueden aparecer por tres motivos: Defectos, Daos o Deterioro. Las patologas que aparecen por Defectos, son aquellas relacionadas con las caractersticas intrnsecas de la estructura, son los efectos que surgen en la edificacin producto de un mal diseo, una errada configuracin estructural, una construccin mal elaborada, o un empleo de materiales deficientes o inapropiados para la obra. Para evitar los defectos en las edificaciones, es necesaria la intervencin de personal capacitado y honrado durante la elaboracin y ejecucin del proyecto. Es decir, estas patologas deben ser evitadas, controladas y corregidas por personas expertas. Un defecto en la edificacin, puede traducirse en altas vulnerabilidades, dejando la estructura expuesta a sufrir daos y deterioros de magnitudes incalculables. Las patologas causadas por Daos, son las que se manifiestan durante y/o luego de la incidencia de una fuerza o agente externo a la edificacin. Los daos pueden ser producto de la ocurrencia de un evento natural, como un sismo, una inundacin, un derrumbe, entre otros. Pero tambin pueden aparecer daos en las estructuras causados por el uso inadecuado de las mismas, por ejemplo el caso en el que la edificacin es obligada a soportar un peso superior al que fue concebido inicialmente (sobrecarga).

Los daos muchas veces son inevitables, pero se pueden disminuir; no podemos impedir que ocurra un evento natural, pero s podemos hacer que ste no se convierta en un desastre. Se deben concebir estructuras menos vulnerables, evitando los defectos en el diseo, materiales y construccin, seleccionando la ubicacin adecuada para la edificacin, respetando los criterios de diseo, y muy especialmente, empleando un poco el sentido comn.

Otro origen de las patologas, puede ser el Deterioro de la edificacin. Las obras generalmente se disean para que funcionen durante una vida til, pero con el transcurrir del tiempo, la estructura va presentando manifestaciones que deben ser atendidas con prontitud. La exposicin al medio ambiente, los ciclos continuos de lluvia y sol, el contacto con sustancias qumicas presentes en el agua, en el aire, en el entorno; hacen que la estructura se debilite continuamente.

Por esta razn es de vital importancia para las edificaciones, un adecuado y permanente mantenimiento, que ayuda a prevenir el deterioro normal e inevitable causado por el tiempo.

Diversos estudios realizados por diferentes entidades del sector de la construccin, han concluido que los daos que surgen en las edificaciones, se deben en mayor medida, a los defectos durante las fases de diseo y construccin del proyecto.

Las fases de diseo y construccin son cruciales en la permanencia, durabilidad y conservacin de la edificacin durante su vida til, son fases determinantes en el comportamiento de la estructura cuando sea sometida a fuerzas externas, como las impuestas por los sismos, o a cualquier otra carga adicional e imprevista que pueda presentarse. Debido a que las fuerzas ssmicas son las que inciden con mayor impacto sobre las estructuras, y son las que han causado mayores daos en edificaciones escolares a nivel mundial, nos enfocaremos en el estudio de los efectos que producen los eventos de esta naturaleza, los eventos ssmicos; as como en las consideraciones necesarias para elaborar un apropiado diseo de estructuras sismorresistentes. En trminos generales, las cualidades de un buen diseo sismorresistentes se pueden resumir en: Una configuracin estructural apropiada y buena dispocision de la tabiquera. Una seleccin adecuada del tipo de anlisis estructural que conlleve a resultados realistas y evidencie las zonas criticas de la estructura. Un dimensionamiento detallado que suministre a la estructura suficiente capacidad de absorcin y disipacin de energa. Una utilizacin de materiales de primera calidad. Una ejecucin de la obra debidamente controlada por una inspeccin honesta e inteligente.

Defectos en la construccin del proyecto

Generalmente, la principal causa de defectos en la construccin, se debe a la falta de personal calificado en las fases que comprende la ejecucin del proyecto. Muchas veces el desconocimiento, la negligencia, la falta de supervisin y control, la escasez de mano de obra especializada o la rapidez exigida para el cumplimiento de los trabajos, impiden la correcta ejecucin de las obras, afectando negativamente el resultado final y originando consecuencias que pueden llegar a ser inaceptables. Todos los individuos involucrados en el proceso constructivo (operadores, maestro de obras, inspectores) pueden con sus actos o decisiones, afectar el grado de calidad de una construccin. Este problema ocurre principalmente cuando las comunidades llevan a cabo algn proyecto, sin la asesora e intervencin de profesionales calificados.

Comnmente los daos generados por defectos en la construccin, se originan por: Errores en el replanteo Modificaciones del proyecto Incumplimiento de las normativas Falta de definicin del proyecto Modificaciones en los materiales

Algunos de los incontables errores que pueden cometerse en la fase de construccin de una estructura, se presentan a continuacin: Errores en la fase de replanteo de la obra

Defecto Dao

Colocacin de las columnas en posicin incorrecta: Cuando se coloca el acero de la columna en la cara opuesta a la estimada en el proyecto. Cuando las columnas se colocan giradas

Conlleva a modificaciones de las inercias. Las columnas tendrn resistencias inferiores a la prevista.

Falta de alineacin vertical: Cuando el centro de una columna queda desviado con respecto al centro de su columna superior

Genera excentricidades que pueden causar graves problemas en el comportamiento ssmico de la estructura.

Errores en la fase de encofrado y colocacin de armaduras

Defecto Dao

Recubrimiento excesivo o insuficiente: Exceso de recubrimiento en vigas o columnas. Recubrimiento insuficiente

Conlleva a la corrosin del acero. El concreto sufrir mayores retracciones, que en ocasiones pueden llegar a romperlo, dejando expuesto al acero. El acero se encontrar expuesto a las acciones agresivas del medio ambiente.

Insuficiente longitud de anclaje o falta de ganchos en vigas de extremos La barra de acero se desliza en el concreto

Pueden aparecer pequeas fisuras verticales en la parte superior de la viga, cerca del encuentro con la columna. existe riesgo de inestabilidad al no colaborar el acero y el concreto.

Separacin inadecuada del acero transversal Cuando los estribos estn muy separados entre s

Puede originarse el pandeo del acero longitudinal. Se disminuye la resistencia a las fuerzas cortantes y a la torsin. El concreto sufre mayores deformaciones y aparecen fisuras verticales en el centro de las caras.

Separacin inadecuada del acero longitudinal Cuando las barras de acero no estn suficientemente separadas entre s

La armadura muy junta no permite el paso fluido del concreto a travs de la misma, lo que ocasiona una mala distribucin de los elementos del concreto y por lo tanto, una distribucin inadecuada de la resistencia.

Falta de acero de retraccin Cuando no se colocan mallas de acero en losas

Se producen grietas producto de cambios de temperatura y retraccin del concreto

Errores en la fase de vaciado del concreto

Defecto Dao

Vibrado insuficiente del concreto Se producen vacios en el concreto que limitan su adherencia con el acero y no garantizan una distribucin uniforme de la mezcla

Resistencia heterognea dentro del mismo elemento. Incide en la deformacin y ayuda a la formacin de grietas. Facilita la entrada de agua y humedad

Mezcla de concreto inadecuada Concreto de mala calidad, concreto defectuoso, exceso de agua, empleo de aditivos perjudiciales.

Disminuye la resistencia del elemento. Se producen vacios en el interior del elemento. Falta de adherencia Facilita la corrosin de la armadura.

Curado defectuoso del concreto. Provoca fisuras, falta de adherencia y resistencia del concreto. Aumenta los asentamientos. Aumenta la retraccin.

Encofrado y desencofrado Cuando se mueve el encofrado durante el fraguado del concreto. Cuando el desencofrado es inadecuado

Se originan fisuras longitudinales en las vigas, ms abiertas en la parte superior, y que se van cerrando a medida que desciende. Si se desencofra prematuramente, se producen mayores deformaciones

Defectos en los materiales de construccin Los materiales a utilizar en la construccin, en especial de edificaciones importantes, deben ser materiales ptimos, que cumplan con requisitos mnimos de calidad, que sean apropiados para resistir las cargas de diseo y las condiciones del medio ambiente, que perduren en el tiempo durante la vida til de la obra, que no sean culpables de fallas en las estructuras. Muchas veces por criterios econmicos o falta de tica profesional, se emplean materiales inapropiados en la construccin de edificaciones esenciales, poniendo en riesgo la integridad de la estructura y de sus ocupantes. Todos los materiales y elementos constructivos, deben llegar a la obra en su estado correcto, de manera que posean todas las caractersticas fsicas, mecnicas y qumicas que se les presuponen, ya que stas sern absolutamente necesarias para que cumpla correctamente la misin que se les va a asignar en la edificacin.Si alguna de las caractersticas del material no es la apropiada, resultar ms fcil que aparezca alguna lesin o patologa en el elemento, y por lo tanto, su durabilidad ser menor. Los posibles defectos en los materiales de construccin, son innumerables.Defectos en el diseo del proyecto Muchas veces el diseo errado de una edificacin, puede ser el principal causante de sus fallas, especialmente cuando la estructura es sorprendida por la accin de un evento ssmico. Una buena configuracin estructural, desarrolla un papel muy relevante en la determinacin de vulnerabilidad de toda la estructura, ofreciendo condiciones y caractersticas que permiten el comportamiento adecuado de la misma en casos de ocurrencia de los eventos desastrosos ms impactantes sobre las mismas, que son los sismos. Una configuracin y diseo inapropiados, hacen que la estructura sea ms vulnerable, presentando debilidades conceptuales que sern severamente penalizadas cuando ocurra un sismo de magnitud considerable. La configuracin y diseo de una edificacin est relacionada con la forma, el tipo, la disposicin, la resistencia, la geometra, la fragmentacin, entre otros aspectos que puedan presentar los diferentes elementos estructurales o la edificacin completa, como estructura global. Los principales problemas encontrados en el diseo y configuracin de las estructuras, se relacionan con asimetras y cambios bruscos de dimensiones, masas, rigideces y flexibilidades.No existe una forma estructural ideal, pero s existen ciertos principios bsicos que pueden guiar un buen desempeo en cuanto a su configuracin. Es importante destacar que existen condiciones necesarias, pero no suficientes para lograr una configuracin y una forma estructural sana y adecuada.Qu significa el grado de redundancia?

El concepto de redundancia de una estructura est relacionado con el hecho de distribuir apropiadamente las cargas a las que est sujeta, de manera que la resistencia de la estructura no dependa totalmente de unos pocos elementos que al fallar, pueden causar el colapso de la edificacin. Una edificacin con un aceptable grado de redundancia, es aquella que cuenta con varios elementos estructurales capaces de distribuirse las cargas y de evitar el colapso. Las cargas deben ser llevadas hasta el suelo de la manera ms sencilla posible, evitando caminos inconclusos debido a la falta de columnas.Por qu es importante que las estructuras sean flexibles?

Una estructura es flexible cuando tiene la capacidad de moverse ante la accin de fuerzas, sin que ello implique su falla por falta de resistencia. La flexibilidad es una caracterstica que le permite a la estructura una mejor disipacin de la energa inducida por un sismo a travs del suelo. Las estructuras con adecuada flexibilidad tienen un mecanismo de falla lento, en el cual se puede evitar el colapso aunque existan daos importantes, adems de ser una caracterstica muy favorable para casos de evacuacin. El acero es un material muy dctil, por esta razn es de extrema importancia colocarlo en la cantidad y distribucin adecuada en las estructuras de concreto armado. Se debe tener en cuenta que en edificaciones altas, un comportamiento flexible puede originar desplazamientos muy grandes, incrementando los esfuerzos en los elementos y pudiendo causar grandes daos estructurales, debido a que probablemente esos elementos no sean capaces de resistir dichos esfuerzos.

Conexiones viga-columna con falla de adherencia

En las conexiones entre los distintos elementos estructurales, se originan condiciones complejas y elevadas concentraciones de esfuerzos, que conducen a numerosos casos de falla.

Las conexiones pueden fallar por la escasez de anclajes de refuerzo entre las columnas y las vigas.

Patologas causadas por daos Los tipos de falla ms importantes que se han registrado en estructuras de concreto armado, han surgido con la ocurrencia de eventos ssmicos en distintas localidades del mundo. Para entender el comportamiento ssmico de las estructuras, es necesario identificar las caractersticas que han conducido a las fallas y a los buenos comportamientos estructurales, as como tambin es importante el anlisis de los distintos tipos de daos y de las causas que los han originado.

Por lo general las fallas presentadas en las edificaciones durante eventos ssmicos, se originan producto de los defectos en el diseo y configuracin estructural, as como en los errores durante la construccin de la obra y el empleo de materiales inapropiados para la edificacin. Patologas causadas por deterioro

Muchas de las lesiones que pueden encontrarse en las edificaciones son producto del transcurrir del tiempo, de la accin del medio ambiente; la exposicin de una estructura a travs del tiempo al aire, al agua, al sol, a la intemperie, puede causar efectos mltiples, entre los cuales pueden mencionarse:

Humedades y filtraciones en paredes, techos, losas y otros elementos. Agrietamientos, descascaramientos e incluso desintegracin, de elementos de Madera, concreto y arcilla. Esto puede ocurrir cuando el elemento es expuesto a ciclos continuos de agua y sol. Descascaramientos y desintegracin de elementos metlicos, producto de la corrosin de los mismos al estar expuestos al aire libre. La variacin de temperatura y humedad ambiental originan cambios en el volumen de los materiales; estos cambios se manifiestan como contracciones y/o expansiones que pueden agrietar el elemento e incidir en su integridad. Asentamientos producto de la consolidacin del terreno. Estos asentamientos se manifiestan generalmente, con agrietamientos de los elementos de las estructuras. La sintomatologa que presenta una estructura, puede ser indicativo de fallas en su seguridad o en su durabilidad. Las estructuras de concreto armado son capaces de presentar numerosos tipos de problemas, que muchas veces pueden ser peligrosos y difciles de reparar. Las fisuras y grietas son lesiones muy comunes en estructuras de concreto armado, sus causas de origen son mltiples, al igual que sus niveles de dao para la estructura. Por ser una de las patologas ms observadas, y por ser el concreto armado el material ms empleado en Venezuela, se presenta a continuacin un resumen de los agrietamientos, sus causas de aparicin, la manera de reconocerlos y las posibles soluciones. Fisuras y grietas Las fisuras en el concreto se atribuyen a mltiples causas y pueden slo afectar la apariencia de una edificacin, pero tambin pueden ser indicadoras de fallas estructurales significativas. Las fisuras pueden representar la totalidad del dao, pero tambin pueden sealar problemas de mayor magnitud. Su importancia depende del tipo de estructura, como as tambin de la naturaleza de la fisuracin. Las fisuras slo pueden repararse correctamente si se conocen sus causas de origen y si los procedimientos de reparacin seleccionados son adecuados para dichas causas; en caso contrario, las reparaciones durarn poco tiempo. Una correcta reparacin, ataca no slo la fisura como tal, sino tambin las causas del problema. Debido a la complejidad que caracteriza el tema de las fisuras en estructuras, es recomendable siempre la consulta e intervencin de personas con experiencia, que ayuden a solucionar estas patologas de la mejor manera posible. Las fisuras son roturas de distintas longitudes, espesores y profundidades, que aparecen en los elementos de concreto armado, y se manifiestan externamente con un desarrollo lineal. Las causas de origen de una fisura pueden ser mltiples. Entre ellas destacan: curado deficiente del concreto, retraccin, variaciones trmicas, ataque qumico, cargas externas, cargas excesivas, errores en la ejecucin, errores en la concepcin del diseo, asentamientos, entre otros. Evaluacin de fisuras La evaluacin de fisuras es un procedimiento delicado que requiere de la experticia de personas capacitadas. Una incorrecta evaluacin de una fisura conlleva a reparaciones inadecuadas y por lo tanto, al fracaso de los objetivos, que se traduce en edificaciones vulnerables, con riesgos de distintos niveles y altas exposiciones al ataque de sustancias, acciones, fuerzas y procesos que ocasionan innumerables problemas en las estructuras. Sin embargo, personas no expertas en el tema pueden contribuir en gran parte con la identificacin, control y solucin de ciertos tipos de fisuras, as como en la elaboracin y cumplimiento de planes preventivos y de mantenimiento de las edificaciones. Se debe tener en cuenta que es prcticamente imposible determinar con completa precisin, las causas y el porqu de las fisuras en las edificaciones de concreto armado; en todo caso, siempre es conveniente contar con el apoyo e intervencin de personas con experiencia en el tema. Es necesario llevar a cabo los siguientes pasos, como una aproximacin muy general para la evaluacin de fisuras y grietas:1. Identificar las ubicacin, extensin y ancho de las fisuras, empleando un esquema de la estructura y rayando sobre l las ubicaciones. Identificar cualquier lesin, como descascaramientos, armaduras expuestas a la vista, deterioros superficiales y manchas de xido. 2. Monitorear el movimiento de las fisuras, determinar si son fisuras vivas o muertas. Deben tomarse fotografas y compararlas con el tiempo, tambin pueden hacerse marcas sobre el elemento fisurado o a travs de aparatos especializados. 3. Se deberan revisar los planos, especificaciones y registros de construccin y mantenimiento para conocer la disposicin de las armaduras originales, el espesor y la calidad del concreto. Estimar si existe algn error en el diseo o ejecucin del proyecto. 4. Determinar la presencia de fisuras y vacos internos y la profundidad de penetracin de las fisuras visibles en la superficie. Para ello puede golpearse la superficie con un martillo, un sonido hueco indica la presencia de una o ms fisuras debajo de la superficie y paralelas a la fisura superficial. 5. Determinar la presencia de armaduras (cantidad, caractersticas esenciales) cerca de la fisura. Hay aparatos para esto, sin embargo se puede retirar el recubrimiento de concreto, usando taladros o cinceles. 6. Establecer las posibles causas de la fisuracin. Si se sospecha de corrosin en la armadura, se debe retirar el concreto y observar directamente el estado del acero.

CORROSION EN VIGAS

La corrosin en los metales es uno de los procesos qumicos que ms ha repercutido de forma negativa en la industria del ltimo siglo. Se estima que el costo que genera el dao de materiales por corrosin asciende en los pases desarrollados a aproximadamente el 3.5 % del PIB (Producto Interno Bruto). De esta cantidad, el 20% podra ser ahorrado de aprovechar al mximo las tecnologas y cuidados existentes para mitigar este proceso qumico.Del total de daos por corrosin en metales en la industria en general, aproximadamente un 18% se produce en la industria de la construccin. El acero es el metal ms usado en la construccin de viviendas, edificios, puentes y dems estructuras. Ya sea que se utilicen perfiles estructurales de acero, o varillas de acero de refuerzo en hormign, la corrosin es un fenmenos crtico, que de no ser debidamente prevenido y controlado, podra ocasionar el colapso de las estructuras construidas junto a la prdida de vidas humanas en los casos extremos.Adems, el problema de la corrosin produce la desvalorizacin de los bienes inmuebles por los agrietamientos y desprendimiento del material que provoca el deterioro esttico y funcional de la estructura, aun cuando no se produzca el colapso de la misma.Cuando un metal se corroe, lo hace con una velocidad que es directamente proporcional a la cantidad de energa que requiri pasar de su estado natural al industrial. Por lo tanto, existen metales como el aluminio y el hierro que son ms proclives a la corrosin que otros como la plata y el oro.

CORROSIN

La corrosin es la interaccin de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto fsicas como qumicas. La caracterstica fundamental de este fenmeno, es que slo ocurre en presencia de un electrlito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas andicas y catdicas.(Fsicanet Corrosin)

La corrosin puede ser mediante una reaccin qumica (xido-reduccin) en la que intervienen la pieza manufacturada, el ambiente y el agua o por medio de una reaccin electroqumica.

Prevencin de la corrosin

Para prevenir que exista la posibilidad de que en un futuro la corrosin provoque un deterioro en la estructura de hormign armado, se debe tomar en cuenta 3 parmetros que son: Que el hormign tenga una estructura de poros adecuada Que el recubrimiento tenga el espesor suficiente Que el hormign est libre de clorurosA partir de los parmetros anteriores, es importante tener en cuenta: Los procesos de difusin de los ataques ya sea por carbonatacin o por la presencia de iones de cloruro La humedad La temperaturaEstos parmetros indicados nos ayudarn de una u otra forma para poder prevenir la corrosin y que sta no cause dao en la estructura de hormign armado.

Corrosin por carbonatacin del hormign

Cuando el CO2 que es liberado de forma masiva en la atmsfera penetra en el hormign se produce una reaccin entre los hidrxidos de la fase lquida intersticial y los compuestos hidratados del cemento, de tal manera que cuando todo el Ca(OH)2, Na(OH) y K(OH) presentes en los poros han sido carbonatados, el pH empieza a decrecer, dando como resultado un medio cido que produce un constante y progresivo efecto corrosivo en el acero.

Corrosin por accin de cloruros

Este fenmeno generalmente se produce en las zonas costeras, los iones de cloruros que se encuentran en el ambiente penetran en el hormign destruyendo la capa protectora que cubre al acero y provocando una pequea zona andica con relacin a la catdica, las condiciones desfavorables de la superficie producen una profunda y acelerada penetracin de la corrosin en el acero de refuerzo.La presencia de cloruros en el concreto puede provenir de sus componentes como en el cemento, agua, agregados, aditivos o tambin en el ambiente.El componente del cemento que reacciona con los iones de cloruro es el Aluminato triclcico (C3A), formando Cloro aluminato clcico lo cual provoca la disminucin del pH provocando el medio cido que genera la corrosin.

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Principales problemas presentados en las estructuras por corrosin

La corrosin es una de las causas ms comunes de deterioro de las estructuras de hormign armado, esta puede afectar al acero (por reduccin de su seccin y propiedades mecnicas), al hormign (por su fisuracin) y a la seccin en conjunto acero-hormign (por prdida de adherencia).

Efectos en el hormignDebido a la formacin de productos derivados durante el proceso de corrosin de armaduras dentro de un elemento estructural, ocurre un fenmeno de expansin volumtrica, esta expansin a su vez provoca tensiones radiales que generan esfuerzos de traccin al hormign. Cuando la generacin de estos productos de corrosin es excedida por la capacidad de migracin de los mismos a travs de los poros del hormign, en algn punto los esfuerzos de traccin del hormign son superados por los esfuerzos de traccin producidos por los productos derivados de la corrosin. Esto provoca fisuracin y desprendimiento del recubrimiento.Cuando se trata de un elemento sometido principalmente a compresin (por ejemplo, las columnas) y se llega a desprender el hormign, la consecuencia es la prdida de seccin resistente, lo cual disminuye la rigidez del elemento.Cuando se trata de un elemento sometido principalmente a flexin, como las vigas, se produce la prdida de resistencia a la compresin del hormign circundante a la armadura corroda, lo cual disminuye la ductilidad y aumenta la presencia de grietas.

Efectos en el aceroLa reduccin de la seccin transversal de la armadura de refuerzo es el efecto ms inmediato de la corrosin, debido a la disolucin del metal en las zonas andicas. Esto implica la prdida de capacidad resistente de forma progresiva y afecta la seguridad y la funcionalidad de la estructura. La corrosin puede producirse de manera uniforme a lo ancho de seccin de la armadura, en estos casos la prdida de resistencia es aproximadamente proporcional a la prdida de seccin. Distinto caso supone la presencia de picaduras, las cuales suponen una concentracin de esfuerzos de tensin triaxiales que producen un comportamiento mecnico frgil en el material. (Tesis doctoral Esther Moreno)Bajo la accin de cloruros se produce una corrosin localizada o corrosin por picaduras, que reducen asimtricamente la seccin transversal. Bajola accin de carbonatacin la penetracin de ataque y la reduccin de la seccin de las armaduras de acero son homogneas.

Efectos en el sistema Hormign Armado

Una de las caractersticas que permiten que el acero y el hormign trabajen conjuntamente es la adherencia junto con el anclaje entre ambos, durante el proceso de corrosin aparecen productos que quedan expuestos al contacto con el hormign, por lo tanto, la naturaleza de la frontera entre el acero y hormign es variable, y se pierde la adherencia con el acero.Al incrementarse las tensiones radiales ejercidas por los productos de la corrosin, se producen en mayor medida las fisuras en el hormign. A niveles pequeos de corrosin se aumenta la adherencia entre el acero y el hormign, pero con niveles de corrosin que producen las primeras fisuras, la adherencia entre ambos materiales disminuye sbitamente.Una varilla corroda, presenta mayores afectaciones, como es lgico, en la corruga que en la seccin en s. En barras de refuerzo en las que se ha perdido el 3% de seccin transversal, puede haberse perdido hasta un 20% de la corruga, lo cual perjudica el acuamiento entre el acero y el hormign.

Soluciones al problema de la corrosin

Debido a los daos que ocurren en las estructuras de hormign armado a causa de la corrosin y la prdida econmica que este fenmeno qumico genera, se han realizado investigaciones durante varios aos que nos han dado como resultado algunas soluciones para evitar que la corrosin sea un mal para el mbito de la construccin y as lograr que las estructuras de hormign armado sean confiables, duraderas y logren un mayor tiempo de durabilidad y una resistencia que no disminuya a causa de este fenmeno.

Reparacin de estructuras de hormign armado deterioradas por la corrosin

Una vez que se ha detectado mediante anlisis o a simple vista que una estructura de hormign armado ah sufrido un dao a causa de la corrosin, inmediatamente se debera reparar la estructura para as evitar que la corrosin aumente el dao producido y por ende un dao irreparable en la estructura, para esto existen algunos mtodos: Eliminacin del hormign deteriorado: si se observa que existen sntomas de corrosin como mancha de xidos o fisuraciones en el acero de la estructura, se debe eliminar todo el hormign de esas zonas. Restauracin de la capacidad resistente de las armaduras: si las prdidas de seccin que necesario restaurar la capacidad nominal del acero ya que con ese porcentaje no existen problemas estructurales, pero si las prdidas pasan el 15% se deber recalcular la estructura o restaurar la capacidad inicial del acero. Colocacin de un nuevo material de reparacin: pueden ser con materiales de base orgnica, materiales de base inorgnica o materiales de base mixta Aplicacin de un tratamiento superficial: pueden ser pinturas y sellantes, hidrfugos o impregnantes, obturadores de poros.

Mtodos electroqumicos de rehabilitacinLos procedimientos ms utilizados para la rehabilitacin de EHA mediante mtodos electroqumicos se basan en la polarizacin catdica del acero y son:

Proteccin catdica (PC). Extraccin electroqumica de cloruros (EEC) La realcalinizacin electroqumica (RAE)

La proteccin catdica es uno de los mtodos electroqumicos que ms se utiliza para evitar que exista corrosin en las estructuras, puede ser por nodo de sacrificio el cual consiste en utilizar un elemento con una electronegatividad menor el cual actuar como nodo mientras que el elemento a proteger actuar como ctodo produciendo as que el flujo de electrones vaya de ctodo a nodo haciendo que el nodo de sacrificio sufra el proceso de corrosin, otra forma de proteccin catdica es por corriente impresa el cual consiste en proporcionar corriente continua, el terminal positivo de la fuente debe conectarse a un nodo auxiliar, mientras que el negativo se conecta a la armadura a proteger produciendo as que el elemento a proteger acte como ctodo y as evitar la corrosin.

4.3. Inhibidores de corrosin

Los aditivos inhibidores de la corrosin son sustancias qumicas que, aadidas al agua de amasado, mantienen pasivo al acero de las armaduras en presencia de los factores agresivos, por lo que pueden resultar eficaces para prevenir el efecto de la carbonatacin o de los iones cloruro en las estructuras de hormign armado, la accin de los inhibidores no es definitiva, simplemente retrasan el proceso de corrosin.La aplicacin de inhibidores en la proteccin de estructuras ya construidas se lleva a cabo directamente sobre la superficie del hormign. El compuesto orgnico migra a travs de la estructura porosa endurecida del hormign llegando a la armadura por fenmenos de accin capilar, difusin de vapor y atraccin inica. Una vez ha alcanzado la armadura, forma una capa debido a un triple efecto: la separacin en iones de las sales, reaccin y enlace con la superficie del metal y, por ltimo, fijacin de la capa por adsorcin fsica. Como consecuencia, se produce una drstica reduccin de la corrosin al producirse un cambio de potencial en las reas andicas y catdicas, por formacin de una capa hidrofbica que impide la penetracin de iones cloruro y desplazando los que puedan estar presentes en la superficie del acero. En estructuras de nueva construccin, la aplicacin de este sistema se lleva a cabo mediante la adicin de inhibidores directamente durante el amasado del hormign.

CONCLUSIONES Respecto a la carbonatacin, se estableci que en ambientes con altas concentraciones de CO2 y con humedades bajas en el ambiente, se acelera el proceso de corrosin. Respecto a la accin de iones de cloruro, se presentan estos casos en ambientes salinos. Gracias al trabajo efectuado se pudo comprender mejor lo explicado por el profesor en clases. Existen varios factores que pueden potenciar el proceso de corrosin. En este trabajo se ha analizado el efecto de la variacin de la relacin agua/cemento y espesor de recubrimiento. A mayor relacin agua/cemento, mayor permeabilidad del hormign, el cual ser ms proclive ante factores desencadenante de corrosin. A menor espesor de recubrimiento, la agresividad del medio circundante afectar ms al hormign. Se han analizado varios factores desencadenantes de la corrosin, especialmente la carbonatacin y la accin de iones de cloruro.

BIBLIOGRAFIA MANUAL DE CONSEJOS PRACTICOS SOBRE EL CONCRETO. INSTITUTO COSTARRISENCE DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO.

TECNOLOGA DEL HORMIGN. ING. OSVALDO ANTEZANA MORUNO

TECNOLOGA DEL HORMIGN - INGENIERA CIVIL .PROFESOR: ING. MA. FERNANDA CARRASCO