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7/18/2019 Ensayo Patologia.docx
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Especialización en EstructurasFaculta de Ingeniería
Ingeniería CivilUniversidad de Cartagena
DURABILIDAD NUEVO ENFOUE DE CALCULO ! DI"E#O
$%r& Ed'ar (%s) Benavides *uerra+,-.,/.0,1/
A través de los tiempos los ingenieros han estudiado, teorizado, experimentado y
mecanizado la mayoría de los fenómenos físicos que se dan en sus campos de aplicación, la
ingeniería civil como disciplina de estudio y ciencia nunca se ha mantenido en un estado
del arte que nunca pasa de moda, por el contrario, los ingenieros civiles siempre están
innovando.
Como se sae la ingeniería estructural es uno de los campos específicos de estudio de la
ingeniería civil ella se ha encargado de dise!ar y calcular elementos y sistemas estructurales
que hacen de la vida del ser humano una delicadeza en el diario vivir de no darnos cuenta
de las cosas que nos rodean, edificios, puentes, t"neles, casas, presas etc. todas para
aguantar la naturaleza hasta que ella misma lo permita, para hacer las amena la vida de la
humanidad.
#os ingenieros estructurales aplicando la mecánica del medio continuo, las leyes físicas,
experiencias, hipótesis, conceptos, análisis y aproximaciones, calculan para que las
estructuras resistan las diferentes solicitaciones de cargas, en diferentes proailidades de
cargas como ien se sae, de la que se ha pasado en que un material tenga un esfuerzo
máximo qué nos de la seguridad de su desempe!o, a$o las cargas impuesta, a tomar estas
cargas y multiplicarlas por coeficientes de cargas por los cuales se tiene mayor precisión,
esto para llegar a una resistencia máxima ,hasta listar las situaciones de riesgo que se
puedan calcular teniendo un factor de seguridad como margen.
%sta reve introducción para todos aquellos que estamos ensalzados por la rama de la
ingeniería estructural de alguna u otra manera, estudiantes de ingeniería de pregrado y
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posgrado, profesionales en el campo en Colomia por las cual nos lleva a pensar, &estamos
en nuestros métodos de dise!o teniendo el cuenta el tiempo en el que van a durar las
estructuras que dise!amos valga la redundancia', &será que el tiempo no es un factor
importante para la resistencia de la estructura'&es importante la acción del amiente en los
materiales en el trascurrir de los a!os' &Afecta esto la vida "til de la estructura'
(ara resolver este cuestionamiento tenemos que ahondar técnicamente en estas hipótesis, y
desmenuzar la esencia de lo que es la )urailidad y por ende patología con$untamente,
deido a que donde hay un prolema de durailidad hay un fenómeno que se dee tratar
patológicamente. *implemente definida y aplicada a muchos campos no solo a la
ingeniería, la patología es un análisis metódico del desarrollo en el tiempo de los
deterioros, per$uicios, enfermedades por decirlo así, de los materiales estructurales en
general, estudiando desde lo que ocasiona el detrimento en el material estructural
+concreto, acero etc. así como lo post de la causa, los efectos, resultados o secuelas que
estás de$an en el, y tamién trata de remediarlos de la manera mas efectiva. Así
colocándonos en el contexto del tiempo todo este tipo de -enfermedades afectan la
durailidad del material, siendo la patología un indicador de lo que puede resistir en un
periodo, el material. %ntonces la patología se convierte en un medio para la )urailidad,
avisando mediante rasgos característicos las falencias del material y sus causas. Así la
durailidad es la capacidad de un material de soportar todas aquellas acciones medio
amientales que lo deterioren o degraden durante su vida "til. %stas acciones o ataques
pueden ser de tipo /iológico, químico o físico. Así mismo como efectos de por arasión,
fuego y radiaciones.
0iendo cuan importante es la durailidad de una estructura en su definición ella misma se
pertenece para ser parte fundamental, producir y mantener una estructura de calidad, estacalidad en general tiene actores participes tanto a los que dise!an, como los que revisan,
como los que construyen. %sta calidad depende así del cálculo y dise!o, estos deen hacer
hincapié en la durailidad de las oras, que tengan un componente de supervisión técnica
adecuada, para plasmar de la manera mas precisa los dise!os a la realidad1 en la
faricación que los materiales, métodos y faricantes de cualquier material o insumo estén
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altamente calificados1 del trasporte el cual dee minimizar riesgo de da!os, la puesta de los
mismo y su mantenimiento.
Actualmente en %uropa y estados unidos se implementa la unión de todos los criterios ya
mencionados de dise!o y la durailidad. Así el %234C4)564 enuncia que reemplazaratodo reglamento anterior para enfocarlo en dos cosas simples para los ingeniero una no mas
ovia que la otra7 la estructura será apropiada para el uso que se le de y durara de tal
manera que se correlacione convenientemente con los costos de mantenimiento +%urocode
8. %l nuevo enfoque del código hacia la durailidad se fomenta en cuatro aspectos ásicos7
seguridad estructural, dise!o detallado de la estructura, materiales de calidad, y en los
estándares de prueas. %sta nueva perspectiva nos dice que para las solicitaciones como
valor resultado de las acciones se dee tener en cuenta los efectos amientales, profundidad
de caronatación1 ya la resistencia de dise!o esta mas desmenuzada de manera que se
incluye parámetros como permeailidad de la estructura, los patrones de agrietamiento,
recurimientos, Calidad de la mano de ora entre otras. %n fin podemos apreciar el
encauzamiento al que se encamina el código europeo, del que hace la durailidad como ya
lo di$imos un aspecto fundamental en la calidad de las oras.
%n el American concrete institute por e$emplo podemos encontrar un capitulo especifico
AC5 89:.83;9< guía para el concreto durale, en donde se descrie los procesos por los
cuales patológicamente el concreto empieza a tener enfermedades que afectan su
durailidad en varios caso, un e$emplo de este es el numeral =.8.> en el que para tener una
prevención en las heladas como medio agresivo enumera aspectos como7 *elladores, la
humedad efectivamente a$a por posiilidad de da!o en hielo y deshielo, el mismo dise!o y
mantenimiento , en elementos como losas la redirección del agua de curado, las misma
teorías para el da!o por heladas, de lo que se llama en el mismo código las );Crac?ing o
grietas por durailidad, la exudación, la presión osmótica y las demás implicaciones que se
deen tener para los mecanismo de da!o por helada y deshielo. Así este código nos da una
visión de los tratamiento, las teorías a tener en cuenta, los mecanismo de prevención y las
medidas a tomar.
%n contraparte tenemos en Colomia en el Código sismo resistente con el capitulo C.=
titulado requisitos de durailidad +para el concreto estructural, nos muestran seg"n la
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categoría del agente agresor y la exposición, las condiciones en las cuales dee estar el
concreto por e$emplo para la categoría de sulfatos para una condición muy severa se tienen
+*@ cantidades del ion *4= mayores a 8.9 en peso de suelo y a :999 mgB# de agua. %n
este capítulo con ase a la exposición anteriormente descrita se toma la clase de concreto a
usar, con un mínimo de @: (A el cual dee tener puzolanas o escorias como adición.
5gualmente se tiene la DEC >>>: la cual descrie tamién para el concreto, en la que
define las terminologías relacionadas con la durailidad para este material, las condiciones
de exposición, el cual para el e$emplo citado el ion sulfato en el agua dee ser mayor a
@999 mgB# disueltos en agua y mínimo :8999 mgBFg en el suelo, donde ya se menciona
que la relación agua cemento dee ser de 9,=> tanto para concretos no reforzados,
reforzados y pre esforzados. #a mínima resistencia para esta norma es más alta para esta
exposición, @> (A y un mínimo de @>9 ?gBm@ de contenido de material cementante y los
tipos de cemento a usar son el tipo 55 y el tipo 0. Con esta comparación vemos que la
normativa de dise!o se está quedando corta en los parámetros de criterios requisitos para
dise!ar teniendo en cuenta la durailidad en este caso especifico en concreto estructural. y
contrastándola con las normas extran$eras vemos que nos quedamos cortos en darle la
importancia que se merece al tema de durailidad.
)e aquí en adelante que es oligación que las estructuras se deen comprender
estéticamente, utilitaria o funcionalmente, que sean económicas y seguras para llegar a la
óptica de la durailidad requerida. %s así que el dise!o se hace una de las pieza clave de la
vida "til de las oras. #os ingenieros dise!adores estructurales estamos llamados a su$etar
todas las variales, las cuales trataremos adelante, para así no de$ar caos sueltos a tan
importante parámetro el cual es la durailidad, tanto así que las lesiones patológicas se
pueden presentar por errores de calculo y dise!o, omisión de aplicación de los códigos
regentes o falta de especificación para quienes construyen.
Gay que tener en cuenta los estados límites como, deformaciones excesivas o deflexiones
enormes, fisuraciones prematuras y excesivas, desplazamientos fuera de lo normal, tiempos
de exposición al fuego así mismo estados limites de la formación y aerturas de fisuras,
para controlar el dise!o desde la durailidad.
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(ara el dise!o se dee Calcificar ien las agresividades a las que se va a someter la
estructura, definir los peligros potenciales, la vida "til, especificar en detalle, amarrar las
demás características de la estructura haciendo conciencia de ella y controlar el fisura
miento, estas son las medidas mas importantes usadas como regla de oro de la durailidad.
*aliéndonos de la parte del dise!o otro aspecto importante en la durailidad son los
materiales, los cuales generalmente seg"n los códigos que se le apliquen tendrán
requerimientos de propiedades físicas y mecánicas y de su estailidad, así se dee
relacionar la composición de los materiales con las propiedades mencionadas, los cuales
pueden ser para un fin especial o simplemente estructurales o portantes. #a composición del
material y su relación con las propiedades puede ser evaluada macroscópicamente,
microscópicamente y a nivel molecular iónico, denudando así su composición química,
mineralógica y de fase. %stos deen estar caracterizados en su totalidad tanto en
propiedades físicas y químicas, como a nivel de prueas de laoratorios sus propiedades
mecánicas para el uso que se les valla a dar, de tal manera que se asegure la calidad del
material como se pide en el dise!o previo.
Gemos dicho ya que el ingeniero dise!ador se dee encargar de especificar al máximo en
cuanto sea a materiales normas y demás componentes para la construcción de la ora que
no se de$e en manos del constructor si no que su mano de ora sea calificada. %l mismo
dee incluir en los proyectos las medidas necesarias para que la duración estimada de
determinada ora se alcance de acuerdo al grado de exposición que tenga. %s por eso que se
hace necesario que la ingeniería estructural vaya de mano amiga con la ingeniería de
materiales. Ha que los materiales se van a exponer a una zona determinada con
características propias de su región, y deen ser estudiados a fondo de dar respuestas a los
requerimientos de duración %n Colomia podemos ver los requisitos de los materiales para
un concreto por durailidad en la norma DEC >>>: en el capitulo >.: en condiciones
ásicas.
%stos materiales recalcamos estarán expuestos después de su colocación, ya sea el concreto
reforzado, acero estructural, mortero etc. (ara el concreto reforzado tendrá por e$emplo el7
ataques electroquímicos los cuales se pueden sudividir en caronatación, ataque por
cloruros y corrosión. %l ataque tamién puede ser químico y este a su vez puede darse por
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sulfatos, acidez, por contenido de amonio y magnesio, por residuo seco, o reacción álcali
agregado. %l ataque puede ser físico y se da por hielo o deshielo, desgaste arasión,
exposición al sol, camio de temperaturas etc. Gay muchos tipos de ataque los cuales se
deen tener en cuenta en el proceso de elaoración de un proyecto así como su e$ecución.
)ependiendo en el medio amiente en el que se este así se sará el grado de exposición y a
cuales de los ataques anteriores clasifican para tener en cuenta. Así hará como en
Cartagena, amientes marino costeros, de altas humedad, amientes secos, industriales,
rurales1 que a la final se clasifican en cuatro importante tipos de amiente los cuales son7
Amiente ligero o déil con humedades relativas menores al I9, Amiente moderado,
Gumedad entre el I9 y el J< es u amiente camiante, Amiente severo amientes
marinos industriales con humedades relativas entre el I9 y el J< y amientes muy
severos con elementos agresivos en aire o agua de mar salpicando. %stos tipos de
amientes, están caracterizados en su estado del clima +temperaturas, humedad, presión
etc. y el tipo de clima que oedecen a la agresividad del medio amiente en su estado
natural, para las cuales se dee tener muy claro si es microclima o clima local la condición
de medio amiente que incurre directamente en el deterioro de una estructura.
%l medio amiente es el primer indicio de que las estructuras necesitan un tratamiento
especial, así como cuando se hace un dise!o de mezcla de concreto se tiene en cuenta
donde estará uicada la ora, para ver escoger el tipo de cemento en el dise!o, así mismo se
hace necesario para las estructuras en general, no se puede pretender aislar las leyes físicas
por ser condiciones idealizadas, los ingenieros estructurales tratamos de amenizar y de
suavizar las acciones de la naturaleza que son inevitales e imatiles pero en mayor
medida hagamos conciencia incluso de la misma contaminación, aseguraremos en la misma
cantidad la durailidad. 2n e$emplo de la afectación por la contaminación en el amiente
es el caso de la torre Colpatria la cual se le hizo un estudio por 3omero, )upy y Kui!onez
en el a!o 89::, el cual eval"an la influencia de la contaminación atmosférica en la fachada
de la torre por gases contaminantes. %l mismo a saer de los agentes ióticos,
microrganismo y hongos generando como principal efecto la putrefacción. Así mismo la
presencia del agua es un factor iológico importante.
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Eodos estos conceptos están encaminados a un solo propósito, asegurar la vida "til de un
proyecto o determinada ora y es aquí donde entra el concepto de 0ida prevista el cual es
simplemente el periodo para el cual se dise!o que al construirse satisfará los requisitos
funcionales, estructurales y de durailidad, de tal manera que no genere costos imprevistos
por mantenimiento.
4tro concepto muy importante es el de vida "til, el cual no es más que el tiempo previsto en
el cual se proyecto el comienzo del deterioro de la estructura, es decir los mecanismos de
los agentes atacantes en las estructuras que son impulsados por la exposición de área donde
esta uicada la estructura, tendrán un tiempo en el que las estructuras ya no podrán hacer
mucho por ellas, donde se vence la arrera protectora por la que aseguramos todos esos
parámetros dichos inicialmente, los cuales se empiezan a consumir deilitando la estructura
y por ende su resistencia. %sta lo que conocemos como vida "til total que va desde cuando
ya tenemos la estructura terminada hasta cuando fallan sus elementos estructurales, es decir
colapsa por cualquiera que sea el mecanismo que halla afectado al integridad estructural. #a
vida residual es un tiempo después que se analiza la estructura, se estudia y se da un
diagnostico final. Así que desde el inicio del proyecto, este es sometido al agente agresor
pero no es hasta vida de "til que se empieza a ver afectado por los diferentes tipos de
ataques seg"n sea el caso.
*eg"n calinas en %spa!a +Avances en especificaciones de durailidad de estructuras de
concreto la vida "til de un proyecto puede ir desde los @ a!os siendo estructuras
temporales, >9 a!os para estructuras marítimas y edificaciones para viviendas y :99 a!os
para edificaciones de salud y educación y puentes con luces mayores a diez metros. %sto
nos volvería a replantear nuestra hipótesis inicial preguntándonos &se puede aumentar la
vida "til de los proyectos a mas de :99 a!os'
(ara eso se ha enmarcado aquí la importancia una ora durale estará en la memoria de loduradero seg"n el tiempo de la sociedad que lo percia, y al servicio de la humanidad para
la función por la que se le creo. )e esta manera la calidad del dise!o, materiales, e$ecución
y cuidado determinan el grado de durailidad, estipulando su vida "til, por eso se hace
necesario en Colomia empezar a implementar desde el código sismo resistente los
criterios de durailidad para que en todo dise!o sea tenido en cuenta. Con esto
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aseguraremos que algunos estados limites, los cuales a veces no tenemos en cuenta, entren
a $ugar un papel clave y se unifique así la manera de dise!ar, camiando el enfoque de las
disciplinas por separados, ya que la ayuda de los campo por e$emplo de la ingeniería de
materiales favorece ampliamente a la ingeniería estructural en cuanto a criterios de
durailidad. Así mismo concienciar todos los procesos en la ingeniería hacia el enfoque que
se viene dando el cual es y valga la redundancia una vez mas, que las estructuras, sean
económicas, estéticas, funcionales, seguras y soretodo que duren para que sean
aprovechadas por la humanidad.
Referencias
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concreto; Conferencia ASOCREO, AC!"#er$%
[&] A'erican Concrete !nstitute, (uide to )urable Concrete; AC! &*1%&R"*+;AC!
co''ittee &*1; &**+[] Rivera L, (erardo; Concreto Si'ple, Cap% - )urabilidad del Concreto, .niversidad
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[/] Códi0o colo'biano de construcción sis'o"resistente, SR 1*, decreto 2&3 de &*1* ,
'odificado por el decreto nacional *2& de &*11%
[4] Rivera, 5alberto; otas de Clase 6 #resentaciones, .niversidad de Carta0ena,
Especialización Estructuras &*14%[3] Eurocode ; )ise7o de estructuras de 8or'i0ón; or'a europea para la !n0enier9a,
Co'it: europeo de or'alización%
[-]Ro'ero, ; )upu6, C; ui7ones, <; !nfluencia de la conta'inación at'osf:rica en la fac=ada de rascacielos, Caso orre Colpatria%
[+]C 4441, or'a t:cnica Colo'biana, )urabilidad de estructuras de Concreto,&**-