Patologias Del Concreto - Marco Cerna

MAESTRIA EN GERENCIA DE LA CONSTRUCCION MODERNA 1

2015CONGRESO DE ESTUDIANTES

DE INGENIERIA CIVIL

PATOLOGIAS DEL CONCRETO

ING. MARCO CERNA VASQUEZProfesor e Investigador USP, ULADECH, UCVPremio Antenor Orrego 2006 - 2008 - 2010


DEFINICIONES Y PROCESOS

INSPECCION Y EVALUACION

CRITERIOS PARA LA

EVALUACION DE LA

ESTRUCTURA

TRABAJO DE INVESTIGACION

METODOS DE REPARACION

INTRODUCCION

INTRODUCCION

HOTEL EMBASSY – PISCO PERU – SISMO 2007


INTRODUCCION

El tema se empezó a difundir a partir de 1960

y correspondió a estudios del concreto

armado, cuyo desarrollo ha ido creciendo de

una forma notable hasta nuestros días…

Hoy, la armado, se ha

convertido en una área de investigación de la

Ingeniería Civil…

ANTECEDENTES




CRITERIOS PARA LA

EVALUACION DE LA

ESTRUCTURA



INTRODUCCION

DEFINICION DE PATOLOGIA ESTRUCTURAL

Estudia el comportamiento de las

estructuras cuando presentan evidencias de

fallas o comportamientos defectuosos

( ), investigando sus causas

( ) y planteando medidas

correctivas ( ) para recuperar

las condiciones de SEGURIDAD EN EL

FUNCIONAMIENTO de la estructura…

ENFERMEDAD DIAGNOSTICO TERAPEUTICA


PROCESO PATOLOGICO

En las estructuras, las fallas o defectos seponen de manifiesto, con la aparición de unaserie de señales o de cambios de aspecto, quese engloban dentro de laestructural.

DIAGNOSTICO ¡¡¡¡

SINTOMA 3

SINTOMA 2

SINTOMA 1

Ante estos síntomas y previainvestigación de sus causasel especialista o patólogoestructural, debe establecerun de laenfermedad que sufre laestructura.

CAUSAS DE LESIONES O DEFECTOS

PROPIO PROYECTO

MATERIALES

EJECUCIÓNUSO O

EXPLOTACIÓN


RELACION DE CAUSAS

Analizando las causas de fallas en estructuras de

edificios se puede ver que se distribuye así:

42%• Deficiencias en proyecto

28%• Deficiencias en ejecución

15%• Deficiencias de los materiales

10%• Fallas en el servicio (uso)

5%• Otras causas

DIAGNOSTICO

Permite conocer la enfermedad (),

determinando el estado en que se encuentrael enfermo (

).

Permite pronosticar losen

el curso de la afección que sufre, suy por los síntomas

que la precedieron o la acompañan.


DIAGNOSTICO

El pronóstico puede ser , encuyo caso la estructura afectadaevolucionará favorablementemediante la aplicación de unaterapia adecuada,

medianteuna reparación de rutina o….

…. el pronóstico podrá ser encuyo caso la estructura afectada tendráque sufrir amputaciones (

) o finalmente su .

DIAGNOSTICO




CRITERIOS PARA LA

EVALUACION DE LA

ESTRUCTURA



INTRODUCCION

INSPECCION Y EVALUACION PRELIMINAR

1. Inspección ocular, reportando la apariencia

general de los daños producidos por la

falla, áreas afectadas, tipos de defectos

visibles, situación de los puntos más

importantes del elemento o la estructura...

2. Evaluación del nivel

de daño ???

Evaluación del nivel de daño

LEVE

MODERADO

FUERTE o SEVERO


INSPECCION Y EVALUACION PRELIMINAR

3. Definición de la funcionalidad o habitabilidad

4. Definición de sistemas de rehabilitación temporal

5. Diagnóstico preliminar

apuntalamiento arriostramiento

INSPECCION Y EVALUACION DETALLADAS

1. Reporte detallado de los daños, que incluye su ubicación, dimensiones, descripción y magnitud.

2. Verificación de medidas, niveles, desplomes y asentamientos.

3. Recopilación de información histórica: Planos,memoria de cálculo, estudio geotécnico,reportes de control de calidad, modificacionesy/o ampliaciones.

4. Evaluación de daños con sus causas y posiblessoluciones


ENSAYOS PARA LA EVALUACION DE MATERIALES

CONCRETO:

- Uso de esclerómetro

- Extracción de núcleos

- Ultrasonido

- Indicadores de grietas


A. MEDICIÓN CON SONDA WINDSOR:

Consiste en medir la resistencia del concreto con elmétodo de penetración no destructiva de una sondade acero, plata u otro material, empujada en elmaterial con una carga balística predeterminada yse realiza in situ para comprobar la calidad delconcreto.

No se recomienda para cascarones delgados deconcreto y para ensayar tuberías de concreto.



B. ESCLEROMETRO:

MEDIDOR DE DUREZAS. También conocido como martillosuizo, martillo Schmidt

Su valor de rebote “R” permite medir la dureza delmaterial.

Los Esclerómetros se han convertido en el

procedimiento más utilizado, a nivel mundial, para el

control no destructivo en hormigón.


C. ULTRASONIDOS:

Por medio de la emisión de pulsos ultrasónicos sepueden detectar, fisuras, ratoneras,desuniformidades en la densidad del concreto.

El acero de refuerzo y la humedad son dos factoresque pueden alterar los resultados en virtud deambos son mejores conductores del sonido, por loque se recomienda que este método lo interpretepersonal calificado.



D. DIAMANTINA:

Es un ensayo destructivo que consiste en laextracción de una muestra cilíndrica de concretopor medio de un taladro con una broca hueca dediamante, de diferentes diámetros yposteriormente ensayada a compresión en unlaboratorio. Esta normada por la ASTM C42.


ACERO

Detección magnética de armaduras (uso depacómetro)

Extracción y pruebas de barras

SUELOS

Ensayos de penetración estándar

Ensayo triaxial




CRITERIOS PARA LA

EVALUACION DE LA

ESTRUCTURA



INTRODUCCION

CRITERIOS PARA LA EVALUACION DE LAS

ESTRUCTURAS

Análisis de grietas y fisuras..

Inspección del estado de los elementos

estructurales

Inspección del estado de los puntos

estructuralmente importantes

Inspección de la corrosión del acero de

refuerzo…


La apertura de la fisura nos indica el

movimiento a ambos lados de la misma.

Una fisura de bordes abiertos indica

TRACCIONES y una de bordes

cerrados COMPRESIONES…

Los movimientos de la fisura nos indicaran el origen de las

fuerzas que las provocan..

Ambos planos del elemento fisurado

quedan paralelos por un desplazamiento

perpendicular al plano

Cuando existe giro o abombamiento en una

de las caras presenta la fisura abierta

mientras la otra presenta fisura cerrada

En este caso la fisura nos indica un movimiento de desplazamiento a

ambos lados de la fisura

Los movimientos de la fisura nos indicaran el origen de las fuerzas que

las provocan… Se evidencia la formación de arcos de descarga..


MEDICION DE FISURAS ..

Mediante los anchos preimpresos podemos medir el espesor de la fisura, y

por la malla milimetrada de 20x40mm podemos medir la pendiente.


ESTRUCTURAS

Revisión de los recubrimientos

Investigación de efectos químicos

Análisis estructural de los detalles de modelación:

- Distribución de rigideces

- Columnas cortas

- Asimetrías

- Uniones

- Juntas de dilatación

- Evidencias de remodelaciones


Revisión de las memorias de cálculo

Revisión de las normas vigentes

Revisión de especificaciones técnicas

Planteamiento y evaluación de alternativas de

remediación


ESTRUCTURAS



CRITERIOS PARA LA

EVALUACION DE LA

ESTRUCTURATRABAJO DE

INVESTIGACION


INTRODUCCION


Conformada por todas las Obras de Concreto Armado en

las 3 zonas de Estudio: P.J. Primero de Mayo, P.J. Villa

María, y Urb. El Trapecio de la Provincia de Chimbote.

POBLACION:


PROCEDIMIENTO:1. Coordinación con los Dirigentes de cada zona para

facilitar el acceso a las obras.

2. Contacto con los propietarios para realizar la

Inspección Visual General de la Estructura

3. Aplicación de las Fichas de Inspección Visual,

acompañado del Registro Fotográfico de Daños.

MUESTRA:

1. Elaboración de una Ficha de Inspección Visual

General de la Estructura.

2. Elaboración de cuadros Estadísticos de cada Zona

inspeccionada.

3. Elaboración de cuadros comparativos de las zonas

inspeccionadas.

TECNICAS E

INSTRUMENTOS :

Consistiendo en 15 obras de concreto armado de cada

zona de estudio, obteniéndose un total de 45 obras

estudiadas.



FOTO 01 y 02

Se visualiza vegetación que esta en relación a la humedad en

las estructuras de concreto presentada en la vivienda

indicada.




Foto 03 y 04

La irregularidad en Planta. Se evidencia una variedad de

ventanas que ocasionan una diferencia en la densidad de

muros en los dos sentidos.





Foto Nª 05, 06 y 07

Identificación de Eflorescencia (cristales de sales) en

ambientes interiores de viviendas.




Foto Nª 08, 09 y 10

Se presenta Manchas de Humedad en diversos zonas como Losa, Muros y Columnas.

Esto ocasiona un deterioro paulatino de las propiedades del concreto y el acero.



Foto Nª 11, 12 y 13

Identificación de Grietas e Identificación de problemas con

corrosion de Acero Oxidado.





TABLA 4.1.

RESUMEN DE

INSPECCION VISUAL EN

LA ZONA P.J VILLA

MARIA DE LA CIUDAD

DE CHIMBOTE.

CODIGO TIPO UBICACIÓN EDAD DAÑOS OBSERVACION

V-1 VIVIENDA Jr. José Olaya G'-12 12 B,C,D,G

Presencia de Óxido en

Acero de refuerzo

V-2 VIVIENDA Av. Perú L'-16 23 B,D

No hay Presencia de

Corrosión de Acero

V-3 VIVIENDA Av. Brasil P-9 25 B,D,F

No hay Presencia de

Corrosión de Acero

V-4 VIVIENDA Av. Brasil J-3 25 B,D,F

No hay Presencia de

Corrosión de Acero

V-5 VIVIENDA Av. Perú J-19 20 A,B,C,D

Existencia de Corrosión en

el Acero .

V-6 VIVIENDA Av. Perú J-20 23 B,C,D,G

Existencia de Corrosión en

el Acero .

V-7 VIVIENDA Av. Perú W-2A 15 B,C,D,G

Existencia Grave de

Corrosión en el Acero .

V-8 VIVIENDA Jr. Gonzales Prada M'-15 30 B,C,D,G

Existencia Grave de


V-9 VIVIENDA Panamericana Sur Mz.H Lt.10 25 B,DExistencia de Corrosión en

el Acero .

V-10 VIVIENDA Jr. Manco Cápac G - 09A 15 B,C


Acero de refuerzo

V-11 VIVIENDA Jr. Pacasmayo N-2A 15 A,B,C,D

Existencia Grave de


V-12 VIVIENDA Jr. Leoncio Prado Z-17 20 B,D

No hay Presencia de

Corrosión de Acero

V-13 VIVIENDA Jr. Pacasmayo S-18 23 B,C,D


Acero de refuerzo

V-14 VIVIENDA Jr. Miraflores K-19 30 A,B,C,D

Existencia Grave de


V-15 VIVIENDA Jr. Los Angeles L-14 35 B,D

No hay Presencia de

Corrosión de Acero

ZONA: P.J. VILLA MARIA

RESUMEN DE INSPECCION VISUAL



De 0 a 10 años predomina en la Zona I en un 20%,

De 11 a 20 años predomina en la Zona III en un 53.33%,

De 21 a 30 años predomina en la Zona II en un 53.33%, y

De 31 a 40 años predomina en la Zona II en un 20%.


Grietas o fisuras predominan en la Zona I en un 26.67%,

Eflorescencia predomina en la Zona II en un 100%,

Acero oxidado predomina en la Zona II en un 60%,

Manchas de humedad predomina en la Zona II en un 93.33%



No hay presencia de Corrosión predomina en la Zona III en un 66.67%,

Presencia de Óxido predomina en la Zona II en un 20%,

Presencia de Corrosión predomina en la Zona II en un 20%,

Presencia Grave de Corrosión predomina en la Zona I en un 33.33%.


Daños en Columna predomina en la Zona II en un 100%,

Daños en Viga predomina en la Zona III en un 6.67%,

Daño en el Aligerado predominan en las Zonas II y III en un 6.67%,

Daño en el Sobrecimiento predomina en la Zona II en un 93.33%, y

Daños en la Escalera predominan en las Zonas I y II en un 6.67%.



TRABAJO DE INVESTIGACION (2da parte)

M-G01

M-G02

M-G03

M-V01

M-V02

M-V03

ANALISIS DECOMPARACION

SULFATO (SO4¯²)116.00 63.50 75.40 155.00 112.00 95.60

INSIGNIFICANTE 0 A150

150 150 150 150 150 150

MODERADO 150 A1500

1500 1500 1500 1500 1500 1500

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

PPM

ANALISIS DE COMPARACION SULFATO (SO4¯²)

M-G01 M-G02 M-G03 M-V01 M-V02 M-V03

ANALISISCOMPARACIONCLORURO (Cl¯)

66.00 45.00 31.00 70.00 64.80 60.00

SEVERERO 100 100 100 100 100 100

MUY SEVERO 200 200 200 200 200 200

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

PPM

ANALISIS COMPARACION CLORURO (Cl¯)


M-G01 M-G02 M-G02 M-V01 M-V02 M-V03

ANALISIS COMPARACION PH 5.00 6.80 6.60 4.20 5.00 4.80

ATAQUE DEBIL 6.5- 5.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5

ATAQUE FUERTE 5.5 - 4.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5

ATAQUE MODERADO 4.5 - 4.0 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5

ATAQUE MUY FUERTE 4.0 4 4 4 4 4 4

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

ANALISIS COMPARACION PH



M-G01 M-G02 M-G03 M-V01 M-V02 M-V03

ANALISIS COMPARACIONCARBONATO DE CALCIO (CaCO3)

79.20% 76.40% 78.00% 92.00% 90.80% 91.20%

INSIGNIFICANTE 50.00% 50.00% 50.00% 50.00% 50.00% 50.00%

MODERADO 80.00% 80.00% 80.00% 80.00% 80.00% 80.00%

SEVERO 90.00% 90.00% 90.00% 90.00% 90.00% 90.00%

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

ANALISIS COMPARACION CARBONATO DE CALCIO (CaCO3


0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

M-G01 M-G02 M-G03 M-V01 M-V02 M-V03

Sulfato (SO4¯²) 116.00 63.50 75.40 155.00 112.00 95.60

Cloruro (Cl¯) 66.00 45.00 31.00 70.00 64.80 60.00

PH 5.00 6.80 6.60 4.2 5.00 4.80

Oxido Silicio (SiO) 5.80% 4.20% 4.50% 7.20% 5.60% 5.20%

Carbonatacion de Calcio (CaCO3) 79.20% 76.40% 78.00% 92.00% 90.80% 91.20%

ANALISIS DE CONCRETO


INTERVENCION

Ultima fase del proceso patológico, supeditadaal diagnóstico y la evaluación, es decir, a la fasede análisis, fase que es muy importante y quehay que desarrollar sin premura de tiempo, pueshay que

…

La intervención comprende la rehabilitación,reparación o refuerzo sistemático de laestructura para restituir su funcionalidad encondiciones de la más amplia seguridad…



CRITERIOS PARA LA

EVALUACION DE LA

ESTRUCTURA



INTRODUCCION



CONCRETO ARMADO

Restauración por sustitución de materiales

A. Concreto con aditivos

B. Concreto polimérico

C. Sustitución de materiales en paredes de

mampostería


Restauración por aplicación de materiales

diferentes al dañado:

A. Inyecciones epóxicas

B. Parcheo estructural

C. Reparación de grietas en paredes

D. Adhesión de concreto fresco a endurecido




REFORZAMIENTO

- Encamisados metálicos

- Encamisados de concreto armado

- Encamisados con fibra

REESTRUCTURACION

- Arriostramientos

- Muros de corte


Hospital México en San José de Costa Rica

Hospital de Cardiología del Instituto Mexicano del

Seguro Social que fue reforzado usando pórticos contrafuertes luego del sismo de México 1985



SUSTITUCION DE CONCRETO

- Concreto con aditivo expansivo

- Concreto polimérico

- Inyección epóxica

- Parcheo estructural

- Morteros epóxicos

Reforzamiento de Losa de Techo - Casa



Muro Perimetral - Pesquera





CRITERIOS PARA LA

EVALUACION DE LA

ESTRUCTURA



INTRODUCCION

RECOMENDACIONES

FINALES


1. Analizar las condiciones del

suelo y del agua subterránea,

en caso donde se tenga nivel

freático alto, a fin de

determinar las

concentraciones de sulfatos y

sales existentes, evaluando la

posible magnitud del ataque

químico.

2. Se recomienda que los ensayos

necesarios y los análisis químicos

sean efectuados por un técnico

experto. Porque la experiencia juega

un rol muy importante en la

interpretación de los resultados.

METODOS Y RECOMENDACIONES:

Antes del Proceso Constructivo

3. En nuestro medio la existencia de ambientes marinos esta asociada a

altas temperaturas del medio ambiente y son las causantes de acelerar

cualquier proceso degradante o corrosivo.

Por esto es recomendable en zonas donde la temperatura y ambiente

son elevadas, vacear el concreto en el atardecer o en la noche, usar

aditivos plastificantes como la variedad de productos SIKA, QUIMICA

SUIZA, entre otros.

Ocasionaría¡¡¡




4. Se deberá tener en cuenta el control de calidad de

los materiales, los agregados gruesos y finos

deberán tener los requisitos necesarios mediante el

ensayo del laboratorio para su mejor resistencia de

cada uno de los materiales.



5. Evitar drásticamente el uso de cloruros o la presencia de estos en

los componentes del concreto.

Así, como no se debe usar cloruro de calcio como aditivo

acelerante.

Tampoco debe usarse AGUA DE MAR para el mezclado del concreto

armado, por eso es recomendable realizar un ANÁLISIS QUÍMICO

DEL AGUA que se empleará en el concreto, verificando que cumpla

con las normas respectivas.




1. Se deberá tener en cuenta la

protección adecuada de la

cimentación, ya que de esto

dependerá la durabilidad y

protección contra los efectos

de corrosión.

2. Recomendamos usar la Brea como material

impermeabilizante por su economía y efectividad, aplicándose

inicialmente en el solado antes del vaceado del concreto, para

luego continuar con las superficies de la cimentación (2

manos).



3. Usar concretos densos de baja permeabilidad esto significa utilizar

relaciones de agua cemento bajas o lo que es lo mismo, resistencias

altas.

4. Se recomienda un recubrimiento mínimo sobre el acero de refuerzo

de 4 a 5 centímetros de concreto.

Hoy en día se recomienda que la

relación agua cemento en concretos

expuestos no debe ser mayor de 0.50

lo que significa resistencias

características no menores de 245

kg/cm2, en obras marinas o vecinas al

mar la resistencia característica

mínima debe ser de 280 Kg/cm2.


Durante el Proceso Constructivo




Para tener en cuenta en funcion

al ambiente y contexto con cual

estaremos trabajando…

5. También es recomendable el uso de INHIBIDORES DE CORROSIÓN que

se agrega a la mezcla de concreto para proteger la armadura

CONTRA EL ATAQUE CORROSIVO.

Este método podría ser la mejor solución en aquellos casos donde el

concreto se prepara con agua sal, también en aquellos trabajos que se

ejecuten en construcciones en zonas de salpique en ambientes marinos




1. REVESTIMIENTOS HIDRÓFUGOS, que son materiales a base de silicona

que no solo repelen la humedad y resisten el desgaste, sino que permiten

al concreto respirar naturalmente.

Al aplicarse sobre la superficie la penetran impregnándose en ella.


Reparacion..

3. También puede aplicarse protección directa sobre el acero, tales como:

a) RECUBRIMIENTOS.- Lijado y pintado de la armadura con recubrimientos

epóxicos y también galvanizados de la armadura.

El recubrimiento epóxico protege por barrera, de allí que cualquier poro y

daño del revestimiento es muy perjudicial para la protección del acero.


Reparacion..

http://img43.imageshack.us/my.php?image=dscf0082q.jpg

http://img197.imageshack.us/my.php?image=dscf0223z.jpg


3. También puede aplicarse protección directa sobre el acero, tales como:

b) PROTECCIÓN CATÓDICA.- Este sistema es el único que se puede

considerar como de verdadero control de la corrosión, ya que permite

que la armadura se comporte como cátodo.

En el caso de corriente impresa el ánodo

podría ser cualquier material ya que se

utiliza una fuente de energía de corriente

que entra en la estructura a proteger,

haciéndola cátodo.

La protección por ánodos de sacrificio implica la

conexión entre el refuerzo y un material más

activo que el acero. el cual actuaría como el

ánodo (EN LA PRÁCTICA ÁNODOS DE ALUMINIO O

ZINC).


Reparacion..

LAGO DE MARACAIBO - VENEZUELA

El agua varía en su composición: en la entrada del Golfo de Venezuela (mar

Caribe) es salada y progresivamente se va endulzando por el aporte de ríos,

de modo que se considera "salobre".

La Figura 1 muestra los sistemas de protección catódica que se utilizan.

Caso practico

http://4.bp.blogspot.com/_lSK2Qi8hfVo/Stj0BlUHA-I/AAAAAAAAADc/PQYialHsRDI/s1600-h/pc+lago.JPG



Reparacion..

Protección catódica mediante ánodos de sacrificio

Muelle Prat – Santiago de Chile

http://www3.espe.edu.ec:8700/handle/21000/4546

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http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Leaning_Tower_of_Pisa.jpg

Patologias Del Concreto - Marco Cerna

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