1 Patologas y Reparaciones M. Cecilia Soto mcsoto@utem.cl MCSoto - 2015 Patologa PATHOS LOGOS ESTUDIO DE LAS ENFERMEDADES MCSoto - 2015 Cundo se producen? Se pueden producir en las distintas etapas que dan origen a una obra: Diseo Materiales Ejecucin Explotacin MCSoto - 2015 Edificaciones: fallas ORIGENPORCENTAJE Proyecto49 Ejecucin22 Materiales15 Conservacin9 Otros5 Datos: Europa, 1990 2 MCSoto - 2015 Diseo: Problemas Las fuentes que originan fallas pueden ser: Errores en la determinacinde acciones Errores en la concepcin general de la construccin Errores en la concepcin de ciertos elementos Errores en el clculo de esfuerzos Errores en los planos y/o especificaciones MCSoto - 2015 Materiales: problemas Errores en la estimacin de las bases del diseo de mezclas Errores en la eleccin y control de los ridos Errores en el control de calidad del agua Errores en el uso de aditivos y/o adiciones Errores en los ensayos de control MCSoto - 2015 Ejecucin: problemas Errores debidos a moldajes, puntales, etc. Errores en la disposicin, cuanta, traslapos, etc. de armaduras colocadas Errores debidos a procesos de fabricacin, colocacin y compactacindel hormign Errores en la ejecucin dejuntas Errores en la ejecucin del curado y/o proteccin del hormign Errores en el descimbre MCSoto - 2015 Explotacin: problemas Presencia de fisuraciones: Retraccin Origen trmico Corrosin de armaduras Accin de cargas Accin del fuego Accin de situaciones excepcionales que producen colapso progresivo: Acciones dinmicas por sobrepresiones del medio sobre la estructura Acciones por impacto Acciones estticas Accin del medio ambiente: Aguas de contacto agresivas(cloruros) Contaminacin ambiental (carbonatacin) Suelos de fundacin expansivos Sustancias de contacto (sulfatos) 3 Comprobacin de la integridad estructural En el hormign endurecidose debe verificarla integridady capacidadestructural del elemento de hormign. Para ello se pueden aplicar distintos tipos de ensayos ArmadurasCorrosin Comprobacin integridad estructural No destructivosEsclerometra Ultrasonido Hormign DestructivosTestigos Prueba de carga MCSoto - 2015 Ensayos no destructivos Este tipo de ensayos no se usan en hormign tanto como se usan en estructuras metlicas. En algunos pases (por. ej. Malasia y Japn) se han establecidoque edificios de ms de 2 pisos sean inspeccionadoscada 5 o ms aos, mediante ensayos no destructivos,para evaluar la seguridad estructural. La Japan Road Public Corporationrecomienda seleccionar el tipo de ensayo segn tabla siguiente. MCSoto - 2015 Mtodos de inspeccin Etapa de inspeccinMtodo Primera 1. Historia de la construccin 2. Inspeccin visual Segunda -Ultrasonido -Esclerometra -Ensayo de carbonatacin/cloruros -Deteccin de armaduras -Otros ensayos ND Tercera -Extraccin de testigos -Ensayo de vibracin -Prueba de carga MCSoto - 2015 Ensayos no destructivos An cuando se utilizan para relacionarsus resultados con la resistencia,deberan emplearsepara estimar otras caractersticasdel hormign. Permiten establecerla situacin real de las armaduras, el espesor de los recubrimientos,la permeabilidady la presencia de coqueras o nidos de piedra. Entre otros ensayos, se pueden citar: Ultrasonido Esclerometra GammagrafasMCSoto - 2015 4 Esclerometra Es un ensayo que mide la dureza superficial del hormign y la relaciona con su capacidad resistente. Se utiliza un equipo denominado esclermetro MCSoto - 2015 Esclerometra Se selecciona rea de ensayo de aprox. 20 x 20 cm. Las reas deben estar secas y pulidas. El hormign debe ser H10 y tener ms de 7 das de edad. Se aplican y registran 10 impactos Se calcula el promedio de los 10 impactos. Se eliminan los que se apartan en 7 unidades del promedio Si se eliminan 3 o ms valores, se debe ensayar otra rea. MCSoto - 2015 Esclerometra El ndice escleromtrico permite estimar la resistencia del hormign, segn relacin que entrega el equipo. Hay una variacin segn el ngulo de aplicacin. El resultado est influenciado por el contenido de humedad, edad, dosis de cemento y terminacin superficial. Algunos autores sealan que hay 30% de error en la estimacin. MCSoto - 2015 Ensayo de ultrasonido Debe colocarse un gel para mejorar el contacto del emisor. Las distancias de transmisin no deben superar los 30 cm. MCSoto - 2015 5 Ensayo de ultrasonido Mide el tiempo que demora un pulso ultrasnico en atravesar el hormign. Consta de un emisor y un receptor. La velocidad de propagacin permite establecer la uniformidad del hormign. MCSoto - 2015 Ensayo de ultrasonido Debe detectarse la presencia de armaduras o cualquier otro inserto. A mayor velocidad de propagacin mejores son las condiciones del hormign. Permite detectar la presencia de fisuras, ya que disminuye la velocidad o interrumpe el paso de la onda. MCSoto - 2015 Extraccin de testigos Los testigos se extraen cuando es necesario verificar la resistencia real del hormign de un elemento estructural. El procedimiento est regulado por las normas NCh 1171/1 y 1171/2. Uno de los aspectos importantes a considerar es la preparacin y conservacin de los testigos. MCSoto - 2015 Extraccin de testigos Extraccin: En hormigones > H10 o edad > 14 das. Seleccionar lugar de extraccin. Separacin entre testigos 2 dimetros En zonas no solicitadas a traccin En elementos verticales: en tercio central o fuera de los 30 cm de los extremos. MCSoto - 2015 6 Extraccin de testigos Preparacin: Los testigos se cortan para asegurar condiciones de NCh 1171/1 Se refrentan o se rectifican MCSoto - 2015 Extraccin de testigos Conservacin:Para determinarresistencia a edad de ensayo, se conserva lo ms parecido a ambiente que rodea a la estructuraa evaluar: Si va a estar seco u ocasionalmenteen contacto con agua, se mantiene 7 das en ambiente de laboratorio. Si va a estar permanentementesumergido, se sumergen a lo menos 40 horas y se ensayan hmedos MCSoto - 2015 EXTRACCION DE TESTIGOS Se debe extraer3 testigos por zona Se corrige resultado por esbeltez Se acepta hormign si: Rpm 0,85 fc Rpi 0,75 fc MCSoto - 2015 Ensayos de testigos A los testigos se les pueden efectuar otros ensayos como: Determinacin de la absorcin Se mide la masa de agua absorbida durante 48 horas Se estima que el hormign tiene baja porosidad si % absorcin es < 3% Determinacin de la permeabilidad Se mide el volumen de agua v (cm3) que pasa por una probeta de seccin s (cm2), en un tiempo t (seg) sometida a una presin h (cm de columna de agua) Si la permeabilidad es < 10-10 m/s la calidad del hormign es buena MCSoto - 2015 7 Corrosin Se determinael potencial de corrosin entre un electrodode referenciay una barra de acero y se mide en minivolt. MCSoto - 2015 Corrosin Cuando el potencialelectroqumicoes > (-350) mV, hay un 95% de probabilidadesde existenciade corrosin MCSoto - 2015 Pruebas de carga Se realizancuando existen dudas respecto de si una estructura tiene la resistencia necesaria para la seguridad estructural. Razones reglamentarias: una Especificacin Tcnica que es necesario constatar el comportamiento de una estructura ante situaciones representativas de sus acciones en servicio Informacin complementaria: si se han producido cambios o problemas durante el proceso constructivo Evaluar capacidad resistente: permiten evaluar la seguridad de las estructuras. (Se utiliza una fraccin de la carga de clculo superior a la carga de servicio) MCSoto - 2015 Pruebas de carga Se realizan en elementos sometidos a flexin, siempre que: Hormigones nuevos: no antes de 56 das o una edad menor si hay acuerdo entre las partes Hormigones antiguos: cualquier edad MCSoto - 2015 8 Prueba de carga El proyectista debe establecer el tamao, tipo y forma de colocacin de la carga Necesidad de colocar refuerzos para el personal y la estructura La carga total debe ser igual a: D: carga permanente que se ha determinado que acta sobre la estructura L: sobrecargas previstas Q G P 5 , 1 85 , 0 MCSoto - 2015 Prueba de carga La carga total se reparte en incrementos iguales y se coloca en capas uniformes, sin producir choques ni efecto arco. Las deformaciones se leen antes y despus de cada incremento, conjuntamente, se miden las fisuras y/o grietas Algunos reglamentos establecen que los incrementos deben aplicarse al menos en 4 etapas MCSoto - 2015 Pruebas de carga Despus del ltimo incremento, se hacen mediciones peridicas hasta completar 24 horas Inmediatamente despus, se retiran las cargas y se registran las lecturas hasta 24 horas despus del retiro total de la carga MCSoto - 2015 Pruebas de carga La mxima deformacin, corresponde al mayor registro obtenido antes de retirar la carga Despus de 24 horas de retirada la carga, se mide la deformacin residual mxima y el espesor de las fisuras (o grietas) MCSoto - 2015 9 Pruebas de carga La estructura est fallada si hay muestras visibles de: Descascaramientos Desconchamientos Aplastamiento Deformacin Aumento del tamao de grietas Formacin de grietas inductoras de fallas por corte MCSoto - 2015 Pruebas de carga Si no hay fallas visibles, se compruebaque la deformacinmxima y la deformacin residual sean: ) (200002mmhLmx mmmxr4maxL: luz de carga (si es voladizo, L es el doble de la distancia entre apoyo y extremo) H: altura del elemento La deformacin residual r max: diferencia entre la deformacin inicialy final (despus de la remocin de la carga) para la primera prueba de carga o su repeticin) MCSoto - 2015 Pruebas de carga Cuando las deformacionesmximas sea mayores, la estructurapuede sometersea un 2 prueba de carga, despus de 72 horas Si no hay nuevas fallas, se puede aceptar la estructurasi la recuperacinde la deformacin satisface: mmmxr5maxMCSoto - 2015MCSoto - 2015 Patologas Existen muchos factores que pueden provocar deterioro en el hormign. Para reparar se requiere realizar un exhaustivo anlisis de las razones que pueden haber provocado la falla. Despus del diagnstico se pueden seleccionar los materiales y mtodos de reparacin ms adecuados. 10 Patologas Durante la vida til de los elementos de hormign, uno de los factores que influye es el medio ambiente Es decir, la durabilidad del hormign se ve afectada por factores medioambientales que provocan diversas patologas MCSoto - 2015MCSoto - 2015 Deterioro del hormign: efecto del medioambiente Una estructura de hormign armado hermtica contiene fisuras discontinuas, microfisuras y poros Prdidagradual de hermeticidadpor las fisuras, microfisurasy poros que llegana estar ms interconectados a. Una expansindel hormigndebidaal aumentode la presinhidrulicaen los poros debidoa: corrosinde la enfierradura;ataque de sulfatos; ataque rido-lcali;congelamientodel agua b. Disminucinde la resistenciay endurecimientodel hormign Accindel medioambiente: (etapa 1: nohay daos visibles) 1. Efectos del clima (ciclos fro/calor y humedad/sequedad) 2. Efectos de cargas (ciclos de carga, impactos) Agrietamiento,prdidade masa Accindel medioambiente: (Etapa 2: inicio y propagacion del dao) 1. Penetracin de agua2. Penetracin de O2; CO23. Penetracin de iones (Cl-; SO4= Fuente: Mehta, 1997 MCSoto - 2015 Flujo de trabajo Identificar extensin y severidad del problema Identificar opciones de tratamiento/reparacin Identificar materiales y equipos estn presentes otros problemas Si No Evaluar toda la estructura Evaluar alternativas fciles Evaluar comportamiento de cada alternativa Seleccionar alternativa preferida Realizar especificaciones y planos MCSoto - 2015 Patologas La inspeccin visual es importante. Los problemas estructuralesse aprecian con la presencia de: Fisuras Grietas Armaduras expuestas Prdidade hormign en grandes reas Desalineamientode juntas Asentamiento de la estructura 11 MCSoto - 2015 Patologas Armadura a la vista MCSoto - 2015 Oxidacin de armaduras MCSoto - 2015 Prdidade lechada en encuentro moldaje del muro con sobrecimiento Patologas MCSoto - 2015 Patologas Falta de recubrimientoen losa con armadura a la vista 12 MCSoto - 2015 Dao por sobrecarga Patologas MCSoto - 2015 Dao por sobrecarga Patologas MCSoto - 2015 Enfierraduraa la vista Patologas MCSoto - 2015 Junta de hormigonado Patologas 13 MCSoto - 2015 Patologas Deterioroprovocado por la salpicadurade agua con sales de deshielo MCSoto - 2015 Grieta longitudinal en viga MCSoto - 2015 Patologas Fisura de retraccin plstica MCSoto - 2015 Avance de fisuras Patologas14 MCSoto - 2015 Grieta en muro subterrneo PatologasMCSoto - 2015 Grieta en muro subterrneo con afloramientode sales PatologasMCSoto - 2015 Filtracinen muros Patologas MCSoto - 2015 Fisuras por reaccin rido lcali: presentan orientacin paralelaen sentido longitudinalen el pavimento 15 MCSoto - 2015 Eflorescencias en albailera Patologas MCSoto - 2015 Reparacinde encuentro viga con pilar Patologas MCSoto - 2015 Preparacinde losa para reparacin Patologas MCSoto - 2015 Refuerzo estructural 16 MCSoto - 2015 Patologas Muro inyectado MCSoto - 2015 Reparaciones Fisuras en superficies horizontales: Limpiar superficie con escobilla de acero, retirando todo el material suelto y eliminando grasas y suciedad. Colocar cuidadosamente el material de inyeccin de la grieta (gravitacionalmente) MCSoto - 2015 Patologas Reparacinde grieta por inyeccin MCSoto - 2015 Fisuras menores en superficies verticales: limpieza Colocacin de boquillas inclinadas inyeccin Patologas 17 MCSoto - 2015 Fisuras mayores y grietas: lo ms importante es el llenado completo del rea. En caso que sea necesario retirar el material suelto, utilizar medios o equipos que no daeno provoquenimpacto en el hormign. Patologas MCSoto - 2015 Patologas 1 2 3 4 MCSoto - 2015 Patologas Corchetes para unin de grietas MCSoto - 2015 Reparacin con corchetes 18 MCSoto - 2015 Los no: No utilizar medios ni equipos que daen al hormign No emplearlechadas en la superficie de contacto ni como medio de unin No colocar materialesde imprimacino adhesin sobre superficies hmedas u hormign fresco. Patologas