TRABAJO EN GRUPOCONCRETOS CONCRETOS ESTUDIANTES: SARAY SEPULVEDA CRUZJONNY URIBE SALAZAR ANDRES MAURICIO MUOZ UNIVERSIDAD SANTO TOMASESPECIALIZACIN EN PATOLOGIA DE LA CONTRUCCIN BOGOTAMAYODE 2015 TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIN .................................................................................................................................................................................. 6 1JUSTIFICACION ......................................................................................................................................................................... 7 2OBJETIVOS ................................................................................................................................................................................... 8 2.1GENERAL ............................................................................................................................................................................. 8 2.2ESPECIFICOS...................................................................................................................................................................... 8 3PATOLOGAS ASOCIADAS CON EL AGUA DE AMASADO ......................................................................................... 9 3.1Congelacin del agua en la pasta: .............................................................................................................................. 9 3.2Perdida de agua por Exudacin: ................................................................................................................................. 9 4PATOLOGAS ASOCIADAS CON LOS AGREGADOS ................................................................................................... 10 4.1Congelamiento y descongelamiento en agregados: ....................................................................................... 10 5PATOLOGAS ASOCIADAS CON EL CEMENTO ........................................................................................................... 11 5.1Falso Fraguado: ............................................................................................................................................................... 11 5.2Retraccin por exceso de calor de hidratacin: ............................................................................................... 12 5.3Retraccin hidrulica: .................................................................................................................................................. 12 5.3.1Retraccin hidrulica antes de la finalizacin del fraguado: ........................................................... 12 5.3.2Retraccin hidrulica tras el fraguado: ...................................................................................................... 13 5.4Exceso de Cal libre: ........................................................................................................................................................ 14 5.5Exceso de Magnesia: ...................................................................................................................................................... 14 5.6Reacciones con los ridos: .......................................................................................................................................... 14 5.6.1Reaccin alcali-silice: .......................................................................................................................................... 15 5.6.2Reaccin alcali-silicato:...................................................................................................................................... 15 5.6.3Reaccin alcali-carbonato: ............................................................................................................................... 15 6PATOLOGIAS ASOCIADAS CON ADITIVOS (4) .................................................................................................. 16 6.1TIPOS ................................................................................................................................................................................... 16 6.1.1Retenedores de aguas ............................................................................................................................................ 16 6.1.2Hidrofugantes ........................................................................................................................................................... 16 6.1.3Aireantes .................................................................................................................................................................... 16 6.1.4Resinas sintticas .................................................................................................................................................... 16 6.2CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS ................................................................................................................ 16 6.3VENTAJAS DE LOS ADITIVOS........................................................................................................................... 17 6.4PATOLOGIAS ASOCIADAS .................................................................................................................................... 18 Pgina 2 de 80 6.4.1Errores en el uso de aditivos............................................................................................................................... 20 7PATOLOGIAS ASOCIADAS CON ERRORES DE DISEO Y CONSTRUCCION ................................. 21 7.1ERRORES DE DISEO ............................................................................................................................................... 21 7.1.1Diseo arquitectnico ........................................................................................................................................... 21 7.1.2Diseo estructural ................................................................................................................................................... 23 7.1.3Diseo hidrulico .................................................................................................................................................... 25 7.1.4Diseo de cimentaciones ..................................................................................................................................... 27 7.2ERRORES DE CONSTRUCCION ........................................................................................................................... 28 8PATOLOGAS ASOCIADAS CON EFECTOS DE CARGAS ............................................................................. 30 8.1ACCIONES EXTERNAS ............................................................................................................................................. 30 8.2ACCIN DE LAS CARGAS EXTERIORES. PROCESOS MECNICOS ............................................ 31 8.2.1Traccin axial.......................................................................................................................................................... 33 8.2.2Compresin axial .................................................................................................................................................. 34 8.2.3Flexin y corte ........................................................................................................................................................ 35 8.2.4Flexin compuesta ............................................................................................................................................... 37 8.2.5Torsin ....................................................................................................................................................................... 37 8.2.6Impacto ...................................................................................................................................................................... 38 8.3ACCIN SSMICA ......................................................................................................................................................... 39 8.3.1Vulnerabilidad estructural ............................................................................................................................... 40 8.3.2Influencia de elementos no estructurales ................................................................................................. 40 8.3.3Tipos de daos en elementos de estructuras de hormign armado ............................................ 41 9PATOLOGAS ASOCIADAS CON EFECTOS INDEPENDIENTES DE LAS CARGAS ....................... 43 9.1CAMBIOS DE TEMPERATURA Y HUMEDAD ............................................................................................ 43 9.1.1Efectos de los cambios en la temperatura y el contenido de humedad sobre la estabilidad volumtrica .................................................................................................................................................................................. 43 9.1.2Efecto de la repeticin de ciclos trmicos o ciclos de mojado-secado ........................................ 46 9.2ACCIONES QUE GENERAN DESINTEGRACIN DEL HORMIGN.............................................. 46 9.2.1Accin de las bajas temperaturas sobre el hormign Efecto de ciclos de congelamiento y deshielo ...................................................................................................................................................................................... 46 9.2.2Accin del fuego sobre las estructuras de hormign armado ................................................................ 49 9.2.3Reacciones deletreas de los agregados .................................................................................................... 53 9.2.4Abrasin y desgaste ............................................................................................................................................. 53 9.2.5Lixiviacin y eflorescencia ............................................................................................................................... 54 10PATOLOGAS ASOCIADAS CON CORROSION .................................................................................................... 54 Pgina 3 de 80 10.1HORMIGON COMO PREOTECCIN DEL ACERO .............................................................................................. 54 10.2CORROSIN DE LA ARMADURA EN EL HORMIGN ..................................................................................... 55 10.3TIPOS DE CORROSION................................................................................................................................................ 58 10.3.1Corrosin Localizada ............................................................................................................................................ 58 10.3.2Corrosin Uniforme/Generalizada............................................................................................................. 62 10.4FACTORES QUE AFECTAN Y DESENCADENAN LA CORROSIN DE LAS ARMADURAS ............... 63 10.4.1Dosificacin del Hormign ............................................................................................................................... 64 10.4.2Compacidad y Homogeneidad....................................................................................................................... 65 10.4.3Espesor de Recubrimiento del Hormign ................................................................................................. 66 10.4.4Humedad Ambiental. .......................................................................................................................................... 67 10.4.5Efecto del Oxgeno ................................................................................................................................................ 68 10.4.6Efecto de la Temperatura. ................................................................................................................................ 69 10.4.7Estado Superficial del Acero............................................................................................................................ 69 10.4.8Tensiones Mecnicas del Acero. .................................................................................................................... 70 10.4.9Corrientes Errticas o de Interferencia. .................................................................................................... 70 10.4.10Contacto Galvnico entre dos Metales................................................................................................... 71 10.4.11Iones Despasivantes. ...................................................................................................................................... 71 10.4.12Carbonatacin. .................................................................................................................................................. 75 10.4.13Lixiviacin por Aguas Blandas .................................................................................................................. 77 10.4.14Presencia de coqueras en contacto con armaduras. ....................................................................... 78 10.4.15Existencia de Fisuras. .................................................................................................................................... 78 11BIBLIOGRAFA........................................................................................................................................................................ 79 INDICE DE ILUSTRACIONESIlustracin 1: Efectos de los aditivos en el concreto ............................................................................................................... 19 Ilustracin 2 Errores de diseo arquitectnico en ubicacin de escaleras ...................................................................... 22 Ilustracin 3 Localizacin inadecuada de columnas y escaleras ........................................................................................ 23 Ilustracin 4 sobrecargas y pandeo en las estructuras ............................................................................................................ 24 Ilustracin 5 Escases de juntas ssmicas y de dilatacin en edificios ............................................................................... 24 Ilustracin 6 No contemplacin en el diseo para periodos y resonancia ...................................................................... 25 Pgina 4 de 80 Ilustracin 7 Rotura d junta por fallo de fabricacin .............................................................................................................. 25 Ilustracin 8 Esfuerzos ovalizantes................................................................................................................................................ 25 Ilustracin 9 Fisura en la tubera por mala conexin .............................................................................................................. 26 Ilustracin 10 Rotura sobre una tubera instalada mediante hinca..................................................................................... 26 Ilustracin 11 Tubera colapsada por depresin interior ....................................................................................................... 26 Ilustracin 12 Deterioro de tubera ................................................................................................................................................ 27 Ilustracin 13Ausencia de recubrimientos en pilares ........................................................................................................... 28 Ilustracin 14Ausencia de recubrimientos en forjados ........................................................................................................ 29 Ilustracin 15 Disposicin de tubos de pvc de ventilacin de sanitario por zonas inadecuadas ............................ 29 Ilustracin 16Insercin de equipos sin ser considerados en el diseo produciendo manchas de suciedad...... 29 Ilustracin 17. Representacin Esquemtica de Fisuras. ................................................................................................ 32 Ilustracin 18. Fisuras por traccin axial al elemento...................................................................................................... 33 Ilustracin 19. Representacin Esquemtica de Fisuras a Compresin Axial. ..................................................... 34 Ilustracin 20. Representacin de Diferentes Tipos de Fisuras. ................................................................................. 35 Ilustracin 21. Fisuracin por Flexin...................................................................................................................................... 37 Ilustracin 22. Fisuracin por Corte.......................................................................................................................................... 37 Ilustracin 23. Fisuracin por Punzonamiento .................................................................................................................... 37 Ilustracin 24. Fisuracin por Torsin..................................................................................................................................... 38 Ilustracin 25. Fuerzas de interaccin en mamposteras enmarcadas. ................................................................... 40 Ilustracin 26. Grietas de flexin (a), (b) y corte (c) ......................................................................................................... 41 Ilustracin 27. Progreso de la falla por flexin en un extremo de columna ........................................................... 41 Ilustracin 28. Falla de corte en columna gruesa (izq) y Falla por corte en viga corta .................................... 42 Pgina 5 de 80 Ilustracin 29. Fisuracin por efecto de la contraccin impedida. .................................................................................... 44 Ilustracin 30. Fisura de contraccin provocada por el efecto de la contraccin impedida. .......... 45 Ilustracin 31. Fisuras en elemento estructural de seccin variable ........................................................................ 46 Ilustracin 32. Temperatura de congelamiento para elagua ubicadaen los poros del hormign ..................................................................................................................................................................................................................... 48 Ilustracin 33. Diagrama para interpretar las condiciones de ocurrencia de dao. ............................ 49 Ilustracin 34 Calor especifico Vs Temperatura en C ..................................................................................................... 50 Ilustracin 35 Conductividad Trmica del Hormign segn agregados .................................................................. 50 Ilustracin 36 Coeficiente de dilatacin trmica ................................................................................................................. 51 Ilustracin 37 Tension Vs Elongacin en aceros ................................................................................................................. 52 Pgina 6 de 80 INTRODUCCIN Elpresentetrabajodaaconocerlosdiferentesfactoresasociadosapatologasenelconcretoque conllevanareduccindelfuncionamientodeunaestructura,yaseandecarcterfsico,qumicoo mecnico y de los tipos de lesiones directas o indirectas asociadas al mismo. Pgina 7 de 80 1JUSTIFICACION Se debe considerar cada uno de los factores que pueden afectar una estructura en cuanto a su material independientemente de las dimensiones de la misma (referente al material), ya que esteensi es un factorcriticoenelbuenfuncionamiento,resistenciaycalidaddelaestructuraelcualaldebeser catalogado,definido,proyectado,fabricadoeimplementadodemaneraadecuadacontodoslos parmetros determinantes para su buen funcionamiento ya quede no ser as puede conllevar a afectar degranmaneraelestadodelaestructuraysufuncionalidad,ademsdelosdemsaspectos determinantes de la estructura. Pgina 8 de 80 2OBJETIVOS 2.1GENERALConsiderar una estructura metlica con las patologas que pueda presentar para su anlisis, diagnostico y posible reparacin. 2.2ESPECIFICOS -Adquirirun amplio conocimiento en cuanto al metal como material de construccin -Observar las patologas que presenta el metal como material. -Conocer estrategias para el mantenimiento y posible recuperacin de las estructuras que estn conformadas por materiales como el metal. Pgina 9 de 80 3PATOLOGAS ASOCIADAS CON EL AGUA DE AMASADO 3.1Congelacin del agua en la pasta: Sielconcretosecongelaenestadofrescopuedepresentarensusuperficiefisuracin, descascaramiento,ablandamiento,debilitamientoyfragilidad.Internamentepuedepresentarpobre adherenciamortero-agregadogrueso-aceroderefuerzo;cristalesdehieloenlazonadecontacto mortero-agregado grueso; y baja resistencia. La presencia de lcalis del cemento disueltos en el agua puedehacerdescenderligeramentelatemperaturadecongelacin.As,lacantidaddeaguaquese puedecongelarenlosporoscapilaresdependedelatemperaturaambiente,larelacinagua-cementante, capilaridad de la pasta, e incremento en la cantidad de agua congelable. El agua absorvida sobre la superficie del concreto o contenida en los poros del mismo ms pequeos no puede congelarse debido a la interaccin entre la superficie y el agua. A causa de la diferencia en lapresindevapordelaguasuperenfriadaynocongeladayelhielopresenteenelcontornodel sistema pasta, deber producirse migracin del agua hacia las ubicaciones en las que ella es capaz de congelar,talescomolosgrandesporosolasuperficieexterior.Esteprocesoproducedesecacin parcialdelapastayacumulacindehieloenlascavidadesygrietas.El aguaenestasubicaciones congela,haciendomsanchaslasgrietas,ysielnuevoespaciosellenaconaguaenlanueva partedel ciclo de deshielo, deber de producirse nuevas presiones internas y grietas. 3.2Perdida de agua por Exudacin: La exudacin del hormign fresco es el fenmeno que se produce por el ascenso del agua de amasado de una mezcla de hormign durante el tiempo que dura su fraguado. Los componentes del hormign fresco vertido contienen materiales de distintas densidades y se produce una tendencia a la decantacin de ridos ms pesados, y un ascenso del agua, menos densa. La exudacin es una forma de segregacin de los componentes de una mezcla dehormign fresco en la que el agua tiende a elevarse hacia la superficie del hormign como consecuencia de la incapacidad de los ridos de arrastrarla con ellos al irse compactando. Al ascender, el agua crea en la superficie del hormign una capa delgada, dbil y porosa que no tiene resistencia ni es durable. El agua que va llegando a la superficie generalmente se va evaporando de Pgina 10 de 80 una forma lenta, pero si la evaporacin es ms rpida que la velocidad de su migracin del interior hacia la superficie se crearan fisuras de retraccin plstica por afogarado. La prdida de agua por exudacin tiene una parte positiva que es la de reducir la relacin agua/cemento delconcretoconunarepercusinfavorablesobrelasresistencias. Sin embargo, al migrar desde el interior, el agua va creando unos conductos capilares que disminuyen impermeabilidad al concreto y que lo hacen poco durable, de modo especial frente a las heladas; esto es especialmente importante en el caso de pavimentos y forjados y en general, en aquellos elementos enlosquepredominalasuperficiesuperiorsobreelvolumen. Al ascender el agua arrastra consigo al cemento formando una capa delgada de lechada que cuando se seca crea una pelcula dbil que debe eliminarse siempre que se tenga que adherir este hormign con otro o con otros materiales empleando adhesivos. 4PATOLOGAS ASOCIADAS CON LOS AGREGADOS 4.1Congelamiento y descongelamiento en agregados: El concreto tambin puede deteriorarse cuando est expuesto al congelamiento y descongelamiento debido a los mecanismos dentro de las partculas de agregado, las cuales contienen poros de diferentes tamaos y caractersticas. El comportamiento de las partculas de agregado expuestas a congelamiento y descongelamiento depende principalmente de la estructura de los poros, la permeabilidad, y el grado de saturacin de las partculas de agregado. Deestamanera,lacantidaddeporospresentesenelagregado,sudistribucinportamaosysu continuidad, son importantes por su influencia sobre la del concreto bajo condiciones de congelacin. Los agregados de baja durabilidad tienen porosidad moderada a alta, con retencin de agua y grado desaturacinrelativamentealto.Enellosunporcentajeimportantedesuporosidadtotalest representado por pequeos poros del orden de 0.005 mm y menores. En este caso las fuerzas capilares actuantes permiten un llenado rpido con agua y su retencin bajo condiciones de secado moderado. Lapresinejercidaporelaguacongelada,sinoesposiblelaexpansinoescapedelagua,est alrededorde210Kg/cm2a-20C.Laspresionesenesterangopodrandesarrollarsecuandola Pgina 11 de 80 saturacinescrtica.Paraevitarloyqueexcedanlaresistenciaalapresindelaspartculasde agregado o del mortero cercano a stas, el agua del poro debe ser capaz de fluir de los poros vacos o escapardelaspartculas.Elescapedelaspartculaspodraserbloqueadoporunazonacongelada fuera de ellas, lo cual resultara en el desarrollo de presiones altas en el interior de la partcula. Aun cuando sea posible el flujo fuera de la zona congelada, se necesita presin hidrulica para causar el movimiento a travs de los pequeos vacos y sta podra ser tan alta como para causar la fractura del material. Se estima que los poros menores a 4 micrones de dimetro drenarn efectivamente slo a presiones tan altas quepodran causar que algunas rocas o el concreto se fracturen. Laspartculasdeagregadoporsmismasnonecesitanfallar enel concretoen el queestnsiendo usadas para sufrir dao. Los agregados podran tener suficiente resistencia y elasticidad para soportar losesfuerzossinfallar,peroelmorterocercanopodradaarseporlaexpansindelapartculade agregado. Por ello, los ensayos de congelacin y deshielo de muestras solo de agregado no podran ser indicadores de la durabilidaddel concreto. La magnituda la cual debera escapar el agua de la zona congelada y la presin requerida para causar tal flujo dependen de la tasa de congelamiento y la permeabilidad del material. 5PATOLOGAS ASOCIADAS CON EL CEMENTO 5.1Falso Fraguado: El comportamiento del cemento en el fraguado puede presentar una anomala conocida con el nombre defalsofraguado.Estefenmenosemanifiestaporunabruscarigidezqueseproduceenlapasta duranteodespusdelamasadosindesprendimientoimportantedecalor,adiferenciadelfraguado normal en el que se libera una cantidad de calor fcilmente apreciable. Esta rigidez que se produce en la pasta, se cree, es debida a la formacin en ella de un esqueleto de yeso hemihidrato o de carbonatos alcalinos que confieren a la pasta la rigidez sealada. Este fenmeno se debe a que en algunas ocasiones, cuando las temperaturas en los molinos de las fbricas de cemento son superiores a 100C, se puede presentar deshidratacin total o parcial del regulador de fraguado del cemento que es el yeso, dando lugar a grumos o pelotas en el concreto. Pgina 12 de 80 Consecuencias: Prdida de trabajabilidad del concreto en los primeros minutos posteriores a la adicin del agua. Cambio de volumen del concretoy la formacin de fisuras en el concreto endurecido. Rigidizacin rpida del concreto parcialmente. 5.2Retraccin por exceso de calor de hidratacin: La temperatura, por medio de su efecto acelerador en la velocidad de hidratacin, acelera la formacin de la estructura slida del cemento hidratado. Sin embargo, la temperatura tambin afecta la naturaleza de tal estructura, y en particular, la naturaleza del sistema poroso. Este efecto es de gran importancia ya que las propiedades mecnicas del hormign, as como la durabilidad, tienen gran dependencia de las caractersticas fsicas de la pasta de cemento. La porosidad de la pasta de cemento, duranteel proceso de hidratacin, tiende a disminuir mientras este proceso avanza. Por lo tanto, como la velocidad de hidratacin es acelerada por la temperatura, la correspondiente disminucin de la porosidad es igualmente acelerada. Consecuentemente, a cierta edad, la porosidad de una pasta de cemento curada a bajas temperaturas ser mayor que la porosidad deunapastadecaractersticasiguales,perocuradaaunamayortemperatura.Porotrolado,la temperaturatambinafectalanaturalezadeladistribucindeltamaodelosporosenlapastade cemento, en este caso, una temperatura mayor es asociada con un sistema ms pobre. 5.3Retraccin hidrulica: 5.3.1Retraccin hidrulica antes de la finalizacin del fraguado: Durante el fraguado se produce una reaccin exotrmica (desprendimiento de calor) que favorece la evaporacinyprdidadeaguadeconstitucin.Alperderseaguasepierdevolumenporloqueel hormign se contrae. Estas fuerzas de contraccin pueden vencer a la escasa resistencia a traccin con la que cuenta el hormign a edad tan temprana, lo que llevara a su fisuracin. Generalmente esto no ocurre,porqueelprocesoexotrmico,laevaporacinylaexudacinvanunpasopordetrsdel incremento de la resistencia. Es decir, el efecto de traccin se ve compensado por la resistencia inicial. Ahorabien,siexistenotrosfactoresexternos,queincrementan estaprdidade agua,elsistemase Pgina 13 de 80 descompensay la retraccin adelanta a la resistencia a traccin producindose la fisuracin. Mientras ms cerca del inicio del hormigonado se produzca esta situacin ms severos sern los daos que se presenten. 5.3.2Retraccin hidrulica tras el fraguado: Si una pieza fraguada de hormign o concreto la conservamos en un ambiente saturado a temperatura constante y medimos sus dimensiones durante el proceso de post fraguado, a menos que cuente con algunacaractersticaexpansiva,mantendrprcticamentesusdimensionesoriginales.Pero normalmente no se cuenta con tal grado de humedad y mucho menos con una temperatura constante. As, lo normal es que el hormign expuesto al ambiente sufra una retraccin, es decir, disminuye su volumen. Si un hormign ha fraguado en condiciones ambientales normales y lo saturamos de agua antes de que comience la retraccin, este experimentar un ligero aumento de volumen. Pero si hacemos esto cuandoelprocesoderetraccinyahacomenzado,elhormignsecontraeryposteriormente comenzar un proceso de entumecimiento o expansin. A mayor periodo de tiempo entre el inicio de laretraccinylaposteriorsaturacin,menorentumecimiento.Siprimerolosaturamosya continuacin lo exponemos (antes de que finalice la retraccin) primero se obtendr entumecimiento y despus retraccin. Cuando se fisura un hormign por retraccin hidrulica?: El hormign se fisura cuando no puede deformarse. Cuando el valor numrico de esta retraccin es mayorquelacapacidadresistentedelhormign,estesefractura.Laretraccinhidrulicadeun hormign puede llegar a su estabilidad final en un periodo que puede alcanzar los 180 das de edad delhormign,peroesenlasprimerasetapasdelfraguadocuandoesasfuerzaspuedenfisurarcon mayor facilidad el hormign. Enelprocesodepostfraguadodelhormign,silicatosyaluminatossehidratanconelaguade amasado por lo que hay una prdida del agua de constitucin, lo que llevara a una disminucin de volumen. Sin embargo, en un ambiente saturado el agua exterior va a penetrar en forma de vapor y condensar en los poros sustituyendo a la sustrada en el fraguado y evitando la retraccin. Pgina 14 de 80 Porunefectofsico,estaaguadepenetracinaumentaligeramenteelvolumendelosporosms pequeosloqueoriginaelefectodeentumecimientocontrarioalaretraccinyporlotanto compensatorio. En el caso desaturacin tras el inicio de la retraccin, las tensiones de compresin locales crean deformaciones plsticas irreversibles que contrae los poros y ralentizan la hidratacin porloquealsaturarelhormign,elentumecimientosermenorydecrecercon elincrementode tiempo entre el inicio de la retraccin y la posterior saturacin. 5.4Exceso de Cal libre: Lacallibre esun constituyentefrecuente,peronodeseabledelcementoportland. Suexistenciaes debidaadefectosdefabricacinquesepuedenatribuiradiversascausasqueactanaisladao conjuntamente.Lahidratacindelacallibreesexpansiva,pudiendodarlugaracuarteamientos superficiales del hormign, e incluso al debilitamiento y a la destruccin de este. Es por esto que los cementos con abundante cal libre, ni son estables ni son durables. En otro aspecto, la cal libre, junto con la cedida por los silicatos, eleva la reserva alcalina de los hormigones, con lo cual contribuye a la proteccin de sus armaduras contra la corrosin. 5.5Exceso de Magnesia: LamagnesiauoxidodemagnesioMgOseencuentraenloscementosPortlandprovenientedel carbonato de magnesia componente de las calizas; que aproximadamente significan las 7.14 partes de lacomposicindelcrudo. Elcarbonatosedisociaenoxidodemagnesioydixidodecarbono.La magnesianosecombinaconlosotrosxidosdecementoysemantieneensolucinslidaenlos minerales del Clinker. Cuandolamagnesiaseencuentraenformacristalizada,comopericlasa,alhidratarsepresenta expansin de volumen y puede producir la fractura del concreto. Cuando la magnesia se presenta en forma de vidrio es inofensiva. En algunas plantas cementeras, especialmente en Brasil ySudfrica, con altos contenidos de carbonato de magnesia en sus yacimientos, se realiza un rpido enfriamiento del Clinker, a fin de que la magnesia se manifieste en estado vitrio, y no sea expansiva. 5.6Reacciones con los ridos: Pgina 15 de 80 Una de las causas del deterioro del concreto, que ha sido objeto de ms estudios en los treinta ltimos aos es la denominada reaccin alcali-agregado, que se origina entre determinados agregados activos y los xidos de sodio y potasio del cemento. La reaccin se inicia en la superficie del agregado y se produce en la interfase con la pasta de cementos formando un gel que toma agua y se dilata creando presiones internas que llevan a la rotura del material. La reaccin alcali agregado comprende los siguientes sistemas: 5.6.1Reaccin alcali-silice: Estasreaccionessepresentanconmayorintensidadenclimasclidoslossiguientesfactores:1. humedadambienteelevada;temperatura,enespecialcrecientede20Ca40Cyfisurasde contraccin plstica. Los agregados en los cuales se puede presentar la reaccin provienen de los siguientes tipos de rocas, deacuerdoalainformacindelACI:Lascalcedoniasycalcedoniasopalinas, calizassilicosas,las rioliticasytobasrioliticas,lasdaciticasylastobasdaciticas,lasandesiticasytobasandesiticasy filitas. La reaccin silice agregado se presenta formando dos zonas alrededor de los agregados fracturados y a lo largo del plano de rotura. Una de ellas externa y oscura es ungel rico en oxido de silice cal y potasio. La otra interna y blanca est formada por cristales dispersos conteniendo silice cal y potasio. 5.6.2Reaccin alcali-silicato: Estetipodereaccinnodebeserconfundidaconaquellasotrascomprendidasdentrodela denominacin alcali-agregados. Sin embargo, en algunos casos puede presentarse conjuntamente con la reaccin alcali-silice. Se caracteriza porque progresa ms lentamente y forma gel en muy pequea cantidad. Se estima que esta reaccin se debe a la presencia de ciertos filosilicatos. 5.6.3Reaccin alcali-carbonato: Estetipodereaccinseproduceporlosalcalisdelcementoqueactasobreciertosagregados calcreos, como por ejemplo, loscalcreos de grano fino que contienen arcilla, que son reactivosy Pgina 16 de 80 expansivos. Este fenmeno se presenta cuando el concreto est sometido a atmsfera hmeda. Se ha planteado que la expansin se debe a la transformacin de la dolomita en calcita y brucita, fuertemente expansiva, que tiene la forma de un gel que origina una presin debido al crecimiento de los cristales. 6PATOLOGIAS ASOCIADAS CON ADITIVOS (4) Los aditivos son aquellas sustancias diferentes a las materias primas de diseo en el concreto, el cual es usado como ingrediente del concreto y del mortero y que es agregado antes o durante el mezclado del mismo. Paraelusodeaditivosdebetenerseencuentaciertascaractersticasparasuseleccincomola ubicacin de la obra las condiciones de diseo y dems que se puedan considerar para de esta manera hacer una adecuada escogencia.6.1TIPOS 6.1.1Retenedores de aguas Impidenladesecacindelmorteroantesdetiempoyproporcionaunabuenaadherenciasobreel soportey composicin de la pasta del mortero 6.1.2Hidrofugantes Ayudan a desarrollar la impermeabilidad de los monocapas. 6.1.3Aireantes Mejoran la porosidad contribuyen a un diseos ms tixotrpicos y disminuyen el peso en los morterosPlastificantes Evitan la generacin de morteros con baja resistencia y disgregaciones. 6.1.4Resinas sintticas Permiten mejoras respecto a la cohesin interna de los componentes y mejoran la impermeabilidad. 6.2CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS1 Las normas clasifican los aditivos en trmino de su funcin, de la siguiente manera: TIPO A -Aditivos Reductores de Agua 1 Clasificacin de los aditivos. Fuente: NTC 1299(ASTM 494) Pgina 17 de 80 TIPO B-Aditivos Retardantes TIPO C - Aditivos Acelerantes TIPO D - Aditivos Reductores de Agua y Retardantes TIPO E - Aditivos Reductores de Agua y Acelerantes TIPO F - Aditivos Reductores de Agua de Alto Rango TIPO G - Aditivos Reductores de Agua de Alto Rango y Retardantes 6.3VENTAJAS DE LOS ADITIVOS 2 Mejorar alguna(s) caracterstica(s) de la mezcla, hacindola ms apropiada y eficiente para su uso especfico. Lasdosificacionesde losaditivossonmenoresdel5%delpesodelcementopresenteenla mezcla (muchas veces menos del 1%), El aditivo puede ser aplicado en el sitio donde se fabrica el concreto o mortero, o en el sitio de colocacin Siempre debe definirse la cantidad precisa, atendiendo a las recomendaciones del fabricante, y adems evaluando su efecto en mezclas de prueba. Existenmltiplesrazonestantodeordentcnicocomoeconmicoparalautilizacinde diferentes aditivos. Ventajas particulares:Mejora de la durabilidad Acabados ms estticos Compensan la presencia de ridos poco idneos Prolongan el tiempo de puesta en obra Facilidad de bombeo. Facilidad de rellenar encofrados muy armados. Desarrollo rpido de las resistencias. 2Tecnologa del Concreto-Los Aditivos para Concreto. Fuente: Rodrigo Salamanca Correa, I. C. Pgina 18 de 80 Ausencia de segregacin. Mayor compacidad. Pasta cementante ms densa y homognea. Menos fisuraciones. Menos porosidad. Mayor impermeabilidad. Mejor adherencia en la interfase pasta-rido y pasta-armadura. Mayor resistencia a los ciclos hielo-deshielo. Menor permeabilidad al agua y gases (menos ataques de cloruros, carbonatacin, . . .) Mayor resistencia a la abrasin. Mejora de la resistencia al fuego Superficie exterior y de ruptura ms lisa, menos descarnamiento de los ridos. 6.4PATOLOGIAS ASOCIADASLamayoradeaditivosutilizadosen tienenefectoscolateralesquedebenserbiencomprobadosy entendidos,puespuedenconllevarerroresenlaconstruccingenerandosobrecostosyafectarlos tiempo de entrega programadosen la ilustracin 1 se muestran los efectos secundarios generados por ciertoaditivosprincipalesyqueaumentasuefectosinosetieneunaadecuadainvestigacindela dosificacin de esta sustancia, esto sumndole que no se tiene un adecuado uso de los mismos segn especificaciones del fabricante el cual en su mayora ofrece dosificaciones para usos normales y que sonimplementadosenconcretosdeespecificacionesdistintasporelloesnecesarioseconsidera pertinente tener en cuenta el tipo y la marca del aditivo a implementar segn el cemento con el cual sevayaamezclarelcualsedebentenerclarassusespecificacionesparaquedetalmaneralos agregados involucrados no conlleven a reacciones qumicas al no ser inertes Pgina 19 de 80 Ilustracin 1: Efectos de los aditivos en el concreto Pgina 20 de 80 6.4.1Errores en el uso de aditivosAditivos Plastificantes: -Dosismayoresalasrecomendadaslocualdebidoaelcontenidoderetardadorenalgunos pueden ocasionar daos. -Corrosin en el acero de refuerzo debido a la presencia de cloruros en los plastificantes -Mientrasquealgunosplastificantestransportancantidadesvariablesdeaire,otrosson razonablemente consistentes en la cantidad de aire que transportan, donde los plastificantes se usanparaincrementarlatrabajabilidad,lacontraccinylafluencia,demanerainvariable, sern incrementadas. Superplastificantes: -Su uso debe ser controlado y debe ser utilizado en mezclas especiales-Su efecto puede desaparecer rpidamente (hasta en30minutosdespues del mezclado) -Dondeseutilizanparaproducirmuyaltatrabajabiliad,lacontraccinylafluenciasern incrementadas Inclusores de Aire: -Reduccindelaresistenciadelconcretoporinclusindeaireyporsobredosispuede presentarseprdidaimportantedelaresistenciaun1%deairepuedecausarperdidadela resistenciadel5%sinosetieneunadecuadomonitoreoestosvaloresaumentan considerablemente-La fuente y el tipo de cemento y arena pueden generar otras cantidades de aire adicionales a ladosisdeseada(cambiosenelcontenidodelcementante,enlasproporcionesdefinos,..) alterando el volumen de aire incluido. -Las mezcladoras de accion forzada tambin generan aumento considerable de volmenes de aire incluido-La temperatura en la cual se vaya a trabajar puede reducir el volumen de aire incluido-La ceniza volante, la escoria de alto granulada y molida disminuyen el aire incluido. Aceleradores-Segn la marca y especificaciones de los aceleradores estos pueden contribuir a contraccin por secado el agrietamiento y la fluencia Pgina 21 de 80 -Los aceleradores que presentan cloruros promueven la corrosin del acero de refuerzo -Aquellosquecontenganclorurodecalcionodebenserutilizadosenconcretoreforzadoy presforzado, concreto curado a vapor, estructuras de retencin de agua ya que pueden generar retraso considerado si no se utiliza una adecuada dosificacin -Estos pueden verse afectados en altas temperaturas ambientales Retardadores -Una mezcla inadecuada en donde se tenga una sobredosis que sobrepasa las recomendaciones especificadas por el fabricante pueden conllevar a un retardo mayor al esperado -Incrementan la contraccin plstica y el agrietamiento por asentamiento plsticoOtras patologas asociadas al uso de aditivos son la incompatibilidad de los morteros de cal o bastardos y/ohormigonesenlosqueseempleenaditivosdecarcteralcalinoquepuedenproducir caponificacin de las resinas, los aditivos tipo bentonita no son recomendables en micropilotes ya que disminuyen el rozamiento lateral de la inyeccin posterior. 7PATOLOGIAS ASOCIADAS CON ERRORES DE DISEO Y CONSTRUCCION 7.1ERRORES DE DISEO Gran parte de los colapsos que han ocurrido en los ltimos tiempos han sido a causa de inadecuados diseos tanto arquitectnicos estructurales, hidrulicos, cimentaciones, diseo geomtrico de vasy dems,yaseanporclculoserrneos,malmanejodesoftware,comunicacininsuficienteentre profesionales como se mostrara a continuacin: 7.1.1Diseo arquitectnico Efecto lupa: La mala combinacin deforma, ubicacin y altura genera un potente efecto lupa como sucedi en el edificio Walkie Talkie: Diseado por el estudio Rafael Viol y Arquitectos y ubicado en el distrito financiero de Londres el cual a quemado todo lo que se pona delante de la luz que reflejaba su fachada. Efectos generados por el viento: Debido al mal diseo generado y la falta de consideracin del viento en relacin a la altura puedeprovocarsonidosinadecuados,comosucedienLatorreBeetham:rascacielosde 47pisosy de 168 metros de altura, construido en la ciudad de Manchester el cual genera un Pgina 22 de 80 zumbido cada vez que sopla el viento. La responsable de perturbar la vida de todos los que rodean el edificio es una enorme aleta ubicada en su parte superior.Fachadas: Agrietamiento y desprendimiento de la fachada por uso inadecuado de materiales en el diseo arquitectnicoquenocorrespondeocumplenptimamenteparaelambienteenquese desarrolla la obra. Ejemplo: El Palacio de las Artes de Valencia: Santiago Calatrava es uno de los arquitectos espaoles ms conocidos mundialmente diseador de El Palacio de las Artes deValenciaesunclaroejemplodeello.Apesardehabercostado478millonesdeeuros, apenas siete aos despus de inaugurarse su fachada empez a agrietarse, mientras las piezas queformabanlacubiertaseabombabanydesprendan.Anteelriesgo,tuvieronqueser retiradas. Cristalera: Elusoinadecuadoyposicindelavidrierapuedenocasionardesprendimientoydao repetitivo como fue el caso de: La torre John Hanckock los enormes cristales que recubran la fachada comenzaron a desprenderse y caer sin ningn motivo aparente. Para evitar desgracias, mientras se buscaba una solucin al problema, los cristales fueron sustituidos por paneles de madera. Algunas imgenes: Ilustracin 2 Errores de diseo arquitectnico en ubicacin de escaleras Pgina 23 de 80 Ilustracin 3 Localizacin inadecuada de columnas y escaleras 7.1.2Diseo estructural -Distribucin irregular de masas en los entrepisos-Incremento de masa que origina mayores momentos. -La interaccin de suelo estructura menores a o.5 segn grafico de coeficiente de interaccin -Las fuerzas ssmicas no son contempladas en sus tres dimensiones -No contemplar algunos sistemas resistentes para resistir fuerzas de sismos -No contemplacin en el diseo para periodos y resonancia, el periodo de vibracin de la estructura no debe entrar en fase con el periodo de vibracin del suelo-Factor de reduccin R mal implementado -Conexiones estructurales, posicin del centro de gravedad inadecuado, lo cual generamenor amortiguamiento -Clculos inadecuados de las deformaciones , y de los elementos que resisten los esfuerzos sin que estos excedan los permitidos - la relacin deformacin ultima/ deformacin en fluencia que da como resultado la ductilidad no es calculada adecuadamente-Plantas irregulares que generan efectos torsionales que deben ser controlados -Losas de entrepiso abiertas que debilitan la capacidad para resistir las fuerzas y generan tensiones en la orilla de la abertura-Prticos no diseados de manera ptima para tener capacidad adicional para resistir cargas en intervalo inelstico anterior a la falla -Muros con discontinuidad en sus alturas para muros resistentes a fueras cortantes Pgina 24 de 80 -Inadecuado tamao propiedades y localizacin de los elementos estructurales y no estructurales que componen la distribucin de masas y que influyen directamente en un mal funcionamiento mecnico -Violacin de los principios de distribucin y proporcin de masas inerciales implica un mayor crecimiento de las mismas, las escalas deben ser adecuadas -Relacin altura y ancho de la estructura la cual contribuye a problemas ssmicos si no son consideradas de manera adecuada -Escases de juntas ssmicas y de dilatacin en edificios con plantas extremadamente grades lo cual genera que el edificio no responda de manera adecuada como unidad a las vibraciones ssmicas. -Detalles constructivos en los diseos -Materiales inadecuados en el diseo -Columna corta la columna recibe una mayor carga horizontal y durante una fuerza ssmica esta la absorbe y falla por cortante

Ilustracin 4 sobrecargas y pandeo en las estructuras Ilustracin 5 Escases de juntas ssmicas y de dilatacin en edificios Pgina 25 de 80

Ilustracin 6 No contemplacin en el diseo para periodos y resonancia 7.1.3Diseo hidrulico Depresin interior en tuberasPatologa en tubera rgida como rotura de la junta por fallo de fabricacin Ilustracin 7 Rotura d junta por fallo de fabricacinEsfuerzos ovalizantes se superan los esfuerzos de diseo se producen las fisuras y roturas Ilustracin 8 Esfuerzos ovalizantes Pgina 26 de 80 Conexiones a pozo, patologa muy clsica debida a la rigidez de la unin entre el tubo y el pozo o arqueta. Ilustracin 9 Fisura en la tubera por mala conexin Patologa en tubera de hinca La tcnica sobre hinca de tuberas est en pleno desarrollo y de momento no son corrientes las patologas asociadas. Ilustracin 10 Rotura sobre una tubera instalada mediante hinca Patologa en tubera flexible por errores de dimensionamiento y de diseo, siendo la ms comn la provocada por colapso, ya sea por depresin interior o bien por carga crtica de pandeo debido a un nivel fretico elevado y un relleno flojo. Ilustracin 11 Tubera colapsada por depresin interior Pgina 27 de 80 Durabilidad o deterioro todas las tuberas tienen sus problemas especficos de durabilidad. Ilustracin 12 Deterioro de tubera7.1.4Diseo de cimentaciones La estructura puede presentar un adecuado diseo estructural y un proceso constructivo acorde a lo especificado pero si su diseo de cimentacin no se encuentra dentro de la normativa ni tampoco cumple los parmetros mnimos, pueden ocurrir fallas debidas: -Cimentacin insuficiente: es un error de proyecto provocado normalmente por olvido de alguna sobrecarga de uso en el clculo, o algn otro factor externo que no se tuvo en cuenta. -Previsin de asientos excesivos. -Mala calidad de los materiales: si el mortero no es el adecuado, el elemento de cimentacin puede ser atacado por agentes del medio. Es el caso de muchos edificios antiguos, en los cuales la cimentacin se ha realizado con morteros muy pobres que suponen graves problemas para el edificio. -Ausencia de toda la informacin necesaria en el estudio geotcnico: puede llevar a la eleccin de un sistema de cimentacin errneo, o a la eleccin de un estrato de terreno equivocado como base donde apoyar la cimentacin. -No tener en cuenta las caractersticas de un suelo poco homogneo: si se trata de un suelo de esas caractersticas las medidas de diseo a adoptar son la de establecer una estructura rgida para el edificio. -No tener en cuenta posibles agresiones por parte del medio. Pgina 28 de 80 -No tener en cuenta cimentaciones de edificios vecinos: Utilizar un sistema de cimentacin diferente al utilizado por un edificio vecino, en la mayora de los casos acarrea problemas de asientos y fisuras, ms an si existen garajes y plantas de stano.3 7.2ERRORES DE CONSTRUCCION -Confinamiento inadecuado -Deficiencia de anclaje de acero-Ausencia de recubrimientos en pilares -Ausencia de recubrimientos en forjados -Disposicin de tubos de PVC de ventilacin de sanitario por zonas inadecuadas -Errores de montaje hidrulico -Insercin de equipos sin ser considerados en el diseo produciendo manchas y otros factores Ilustracin 13Ausencia de recubrimientos en pilares 3 Errores de diseo en cimentaciones. Fuente: http://es.wikibooks.org/wiki/Patolog%C3%ADa_de_la_edificaci%C3%B3n/Cimentaciones/Superficiales/Dise%C3%B1o/Errores_de_Dise%C3%B1o_y_C%C3%A1lculo Pgina 29 de 80 Ilustracin 14Ausencia de recubrimientos en forjados Ilustracin 15 Disposicin de tubos de pvc de ventilacin de sanitario por zonas inadecuadas Ilustracin 16Insercin de equipos sin ser considerados en el diseo produciendo manchas de suciedad Pgina 30 de 80 -Embolsamientos, despegues y roturas de membrana debido a presiones de vapor-Disminucin del aislamiento or colocacin de hormigones aligerados -Eflorescencias a causa de agua retenida por los forjados-Inadecuado proceso en pinturas y paetes e cual ocasiona despegue de las mismas por mala adherencia -Pudricin de madera por colocacin de la misma en lugares con humedad superior al 25% -Mala ejecucin en instalacin de barandillas antenas u otros que ocasionan filtraciones por inadecuado sellado , lo cual genera que el agua lluvia sobrepase la cmara aislante y ocasione manchas de humedadOtros. Los procesos constructivos son en gran parte la causa de las diferentes lesiones que podemos observar en una estructura ya sea de tipo fsico, mecnico , o qumico siempre estar ligado a los procesos que se dieron para la realizacin dela obra, es por ello que es de vital importancia un control adecuado dela misma para evitar lesiones que puedan generar sobrecostos ,prdida de vidas humanas, y el des-uso de la estructura8PATOLOGAS ASOCIADAS CON EFECTOS DE CARGASLas patologas que se pueden observar en las estructuras por efecto de cargas o acciones externas sobre las estructuras tienen varias consideraciones ya que estas acciones estn definidas por el tiempo de duracin que se encuentran en la estructura, siendo permanentes o momentneas, a continuacin se realiza una clasificacin ms clara al respecto. 8.1ACCIONES EXTERNAS4 Son consecuencia de la existencia o del uso de la construccin y su manifestacin genrica son las cargas equivalentes que consideramos actuando sobre las estructuras. De acuerdo a su variacin en el tiempo las dividimos en Estticas o Dinmicas, en el primer caso consideramos que su variacin es suficientemente lenta como para no afectar el comportamiento de la estructura, en el segundo no y consecuentemente hay que tener en cuenta el efecto que produce su variacin. 4 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 1. Cap. 1 Pgina 31 de 80 Las cargas estticas a su vez pueden ser: -Estticas -Variables (Peridicas / No peridicas) Ejemplo: Las cargas constantes o permanentes son aquellas que actan generando fuerzas de aproximadamente igual magnitud durante toda la vida de la estructura, tales como el peso propio de la estructura y los elementos fijos a ella, acabados, contrapisos, paredes, cielorrasos. Como contrapartida las cargas variables son aquellas que pueden estar presentes o dejar de hacerlo pero siempre actuando aproximadamente en la misma posicin, tal el caso de las sobrecargas o cargas tiles de los edificios de vivienda, depsitos, oficinas, empuje de terrenos, presin hidrosttica. Las cargas mviles tambin pueden o no actuar sobre las estructuras, pero cuando lo hacen ocupan distintas posiciones en las estructuras como el caso los puente gra o los trenes de cargas ferroviarios.A su vez las cargas dinmicas pueden ser: -Dinmicas (Peridicas / No peridicas) -Instantneas Las cargas dinmicas peridicas son aquellas que repiten, en intervalos regulares de tiempo, la intensidad y el sentido de la fuerza que generan, por ejemplo las mquinas rotativas. Las no peridicas precisamente se caracterizan por lo contrario y las cargas dinmicas instantneas son aquellas que se aplican en forma repentina como puede ser el impacto de un vehculo o el golpe de un martinete. Los fenmenos relevantes producidos por las acciones denominadas funcionales son en general de tipo mecnico, generando en la estructura solicitaciones, tensiones y deformaciones de distinto tipo, aunque adems pueden estar asociados a otros fenmenos de carcter, Fsico, Qumico o Biolgico.8.2ACCIN DE LAS CARGAS EXTERIORES. PROCESOS MECNICOS5 La accin de las cargas exteriores, como las definidas anteriormente, generan en el hormign armado un estado tensional complejo. Si analizamos un elemento cualquiera de unaestructura de hormign armado, comprobamos que cada una de sus secciones est sometida a una solicitacin simple o, a una 5 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 9. Cap. 1 Pgina 32 de 80 compuesta por varios tipos de solicitaciones simples. Las solicitaciones simples son las denominadas de traccin, de compresin, de flexin, de corte y de torsin. De existir alguna deficiencia en una estructura de hormign armado, sta se manifestar en la mayora de los casos a travs de una configuracin de fisuras que depender del tipo de solicitacin actuando en ese sector. Por lo tanto, la interpretacin de las fisuras observadas en una estructura de hormign armado nos puede guiar, con cierta certeza, a encontrar las causas del problema Ilustracin 17. Ilustracin 17. Representacin Esquemtica de Fisuras. Enbase alaexperienciaadquirida,sepuededecirqueengeneralenpocasocasionesesunanica causaelorigendeundeterminadoproblemaestructural;enla mayoradeloscasos,sonvariaslas causas que lo generan. Entrelascausasmscomunesyengeneralasociadasaunmayorcompromisoestructural,estn aquellas ligadas a las cargas exteriores. La deficiencia puede tener su origen en la etapa del proyecto, la construccin o la utilizacin, segn veremos a continuacin: Errores de proyecto: - Omisin de algn estado de carga. - Subvaluacin de las acciones de las cargas. - Deficiencia en la combinacin de los estados de carga. - Modelacin errnea de la estructura resistente, tanto para cargas estticas como dinmicas. Errores de ejecucin: Pgina 33 de 80 - Cargas prematuras sobre la estructura. - Cargas no previstas en el proyecto. - Deficiencias en el transporte y/o montaje de elementos premoldeados. Errores de utilizacin: - Cargas no previstas o superiores a las de diseo - Cambios de uso que implican sobrecargas mayores. - Maquinarias o instalaciones que generan cargas dinmicas no previstas Acontinuacinsedescribenlasconfiguracionesdefisurasgeneradasenestructurasdehormign armado por distintas solicitaciones, ya sean simples o compuestas, que surgen como consecuencia de lasacciones externas,funcionalesoambientales,quesetraducen encargas(estticasodinmicas) que generan procesos mecnicos. 8.2.1Traccin axial6 Este tipo de solicitacin es poco frecuente en elementos de hormign armado y puede originar, si no se han realizado las verificaciones correspondientes a los estados ltimos de utilizacin, a numerosas e importantes fisuras, de configuracin perpendicular a las barras de acero principales (ver Ilustracin 18).Estasfisurasseformanprcticamenteenformasimultnea,atraviesangeneralmentetodala seccindelelementoestructuralysuelenubicarseencoincidenciaconlaposicindelaarmadura transversal, como pueden ser los estribos y la armadura de reparticin. Ilustracin 18. Fisuras por traccin axial al elemento El hormign posee un buen comportamiento mecnico cuando est solicitado a la compresin pero noocurrelomismosiselosolicitaalatraccin.Lastensionesquepuederesistirunhormign traccionado estn enelordendel10%delasdecompresin.Por estaraznyporladificultaden contar con un hormign sin fisuras, se desprecia, en los clculosde secciones de hormign armado, 6 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 11. Cap. 1 Pgina 34 de 80 la pequea resistencia a la traccin. Sin embargo esta pequea resistencia del hormign a la traccin debe ser tenida en cuenta en las verificaciones de fisuracin y deformacin, que forman parte de lo que denominamos estados lmites de utilizacin o servicio. 8.2.2Compresin axial7 Un elemento de hormign sometido a esfuerzos de compresin axial puede manifestar distintas formas defisuracinquedependendesuesbeltezydelgradodecoaccintransversalexistenteensus extremos. Estos efectos se pueden observar en los ensayos de laboratorio realizados con probetas sencillas de hormign simple. Si se pudiera eliminar totalmente el rozamiento entre las caras de la probeta y los platos de la prensa utilizados para introducir los esfuerzos, la compresin pura que se obtendra sobre dicha probeta provocara una rotura con fisuras paralelas a la direccin del esfuerzo, formando bielas ocolumnasenesamismadireccin(Ilustracin19a).Siexisterozamiento,comogeneralmente ocurre,lasfisurasadoptanunaformadistintaalestarcoartadaladeformacintransversalenlos extremos; cuya configuracin se indica en la Ilustracin 19 b. Ilustracin 19. Representacin Esquemtica de Fisuras a Compresin Axial. En elementos estructurales ms esbeltos se obtienen otras configuraciones de fisuracin (Ilustracin 20 a, b y c) debido a otros factores como ser la posible heterogeneidad del hormign a lo largo del elemento, distribucin no uniforme de las tensiones de compresin debido a excentricidades de las cargas, etc. Resulta importante indicar que las ilustraciones muestran posibles estados de fisuracin en el momento de la rotura y no en condiciones de servicio. Una configuracin como la indicada en la Ilustracin 20 d, formada por fisuras finas (anchos de aproximadamente 0.1 mm) ubicadas juntas en una de las caras de una columna esbelta, estara indicando una situacin peligrosa debido al pandeo del elemento estructural. La forma habitual de colapso de columnas de hormign armado es la indicada en la Ilustracin 20 e y consisteenunestadodefisuracinmuyfina(fisurasdelordende0.05a0.15mm),paralelaala directriz del elemento y no coincidente, en general, con la ubicacin de las armaduras. Estas fisuras 7 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 12. Cap. 1 Pgina 35 de 80 aparecen en un estado previo a la rotura cuando las cargas tienen un valor del orden del 85 al 90 % de la capacidad resistente de la columna. Paracargascercanasaladeroturaencolumnasconflejesenespiral,primerosedesprendeel recubrimientoperoelelementopuedeanseguirresistiendomsperoacostadegrandes deformaciones. En la prctica, los anchos de fisuras que pueden aparecer en las columnas en situaciones previas a la rotura, pueden ser mayores si se aumenta la armadura, en especial la transversal. Es decir, al aumentar el ancho de las fisuras previas al colapso estamos aumentando su ductilidad y por ende la capacidad de aviso del estado de agotamiento de la columna. Este es un aspecto muy importante a tener en cuenta ya que las columnas de hormign armado, por su naturaleza, tienen escasa capacidad de aviso ya que presentan una rotura de tipo frgil. Por su funcin en el conjunto estructural, el colapso de columnas solicitadas a compresin simple, o con pequeas excentricidades, es la principal causa de derrumbes generalizados de estructuras. Ilustracin 20. Representacin de Diferentes Tipos de Fisuras. 8.2.3 Flexin y corte8 Las fisuras generadas por flexin son las ms frecuentes y, por lo tanto, las ms conocidas. Pueden aparecer a partir de una solicitacin de flexin pura o por una combinacin de flexin y corte. Segn 8 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 14. Cap. 1 Pgina 36 de 80 laimportanciarelativadeambos esfuerzosserlaposicineinclinacinde lasfisuras(Ilustracin 17). Enloscasosdepreponderanciadelassolicitacionesdeflexin,seobtienenlas configuracionesde fisuracinindicadasprogresivamenteenlaIlustracin21a,byc.Enestasconfiguraciones,la fisuracin por flexin se inicia en la armadura, progresa en vertical hacia la fibra neutra y, en ciertos casos, al final se orienta buscando el punto de aplicacin de la carga detenindose al alcanzar la zona decompresin.Engeneralycuandolaarmadurahasidocorrectamenteadoptada,loselementos solicitados a flexin dominante tienen una gran capacidad de aviso a travs de un cuadro pronunciado de fisuracin lo que le confiere caractersticas de ductilidad. Enloscasosdepreponderanciadelassolicitacionesdecorte,seobtienenlasconfiguracionesde fisuracin indicadas progresivamente en laIlustracin 22 a, b y c. En estos casos, la fisuracin por corte puede comenzar en el alma de la pieza o en el cordn traccionado, avanzar por sus dos extremos o por el superior, respectivamente, y llegar a afectar toda la altura de la pieza, dividindola en dos partes. Este proceso puede ser muy rpido dependiendo de la cuanta de armadura existente, especialmente la transversal. De all la necesidad de adoptar la armadura correcta con el fin de aumentar su ductilidad permitiendo que se desarrolle ntegramente la capacidad a flexin. Las caractersticas principales de las fisuras generadas por flexin para diferenciarlas de las generadas por corte son las siguientes: - No afectan a toda la altura de la pieza, sino que llegan aproximadamente hasta el eje neutro. - Aparecen en cierta cantidad y bastante cerca entre ellas, especialmente si el acero utilizado es de alta adherencia. - Las fisuras tienden a desaparecer cuando se retiran las cargas que las generan. - Son perpendiculares al eje del elemento y se inclinan en funcin del valor del esfuerzo de corte. Otro tema de inters es el denominado punzonamiento, esfuerzo con cierta similitud con el de corte propio de los elementos lineales. A diferencia de la solicitacin por corte, el punzonamiento se genera enunaestructurasuperficial,engeneralplana,porintroduccindeunacargaconcentrada perpendicular a su plano medio. Los ejemplos tpicos donde se presenta solicitacin por punzonamiento son las placas de fundacin, las bases aisladas y los entrepisos sin vigas. Las deficiencias en la consideracin de esta solicitacin se manifiestan en configuraciones de fisuracin como las indicadas en la Ilustracin 23. Pgina 37 de 80 Ilustracin 21. Fisuracin por Flexin Ilustracin 22. Fisuracin por Corte Ilustracin 23. Fisuracin por Punzonamiento 8.2.4Flexin compuesta9 Dentro de los casos de solicitaciones de flexin compuesta, es decir piezas sometidas simultneamente a un esfuerzo axial y un momento flexor, consideramos dos comportamientos segn la importancia relativa de ambas solicitaciones. Cuandosetienenpiezassometidas amomentosflectoressignificativosjuntocon esfuerzosaxiales reducidos,esdecirpiezassolicitadasaflexindominanteogranexcentricidadrelativa,el comportamiento es parecido al que se presenta en flexin simple, tratado anteriormente. En cambio, cuando las piezas estn sometidas a un esfuerzo axial de compresin importante y a un momento flexor reducido, es decir piezas solicitadas a compresin dominante o pequea excentricidad relativa,elcomportamientoessimilaraldecompresincentrada.Enestecaso,comoyaseha indicado, se producen fisuras finas y paralelas entre s y a la directriz de la pieza.8.2.5Torsin10 En las estructuras de hormign armado cuando la resistencia a torsin de la pieza no es necesaria para suequilibriooladeotroselementosligadosaella,generalmentenoselatieneencuenta,solose 9 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 15. Cap. 1 10 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 16. Cap. 1 Pgina 38 de 80 contempla una armadura mnima, y por tal razn se la considera una solicitacin secundaria, es decir, la torsin se considera como secundaria cuando la estructura puede resistir con aceptable seguridad anenelsupuestodequelarigidezalatorsindeunoomselementosdedichaestructurasea prcticamente nula. Si esto no ocurre, la torsin pasa a ser una solicitacin principal. Latorsinsepresentacasisiempreacompaadaporsolicitacionesdeflexinycorte,generando tensionestangencialesenlapieza,enformasimilaralasoriginadasporlosesfuerzosdecorte.De estosedesprendequelaidentificacindelosproblemasdesolicitacionesdetorsinrevistean mayores dificultades que los planteados para las solicitaciones de corte. Es importante mencionar que en la mayora de los casos, las secciones con mayor solicitacin a la torsin coinciden con la de mayor solicitacin al corte; de lo que se desprende que en estos casos, la verificacin se hace contemplando la superposicin de las tensiones generadas por los dos tipos de solicitaciones simultneamente. La torsin en s, genera en las piezas de hormign armado fisuras a 45 en cada una de las caras con una configuracin de tipo helicoidal como la indicada en laIlustracin 24. Este tipo de fisuras suele observarse cuando no se han tenido en cuenta los efectos de la torsin como solicitacin secundaria o se ha tratado en forma incorrecta la torsin como solicitacin principal. En el primer caso no se afectara mayormente la seguridad de la estructura; en el segundo caso, torsin como solicitacin primaria, estaramos ante la posibilidad de falla de la pieza. Ilustracin 24. Fisuracin por Torsin 8.2.6Impacto11 Elimpactodeuncuerposobreunaestructurapuedetenerdistintasconsecuenciassegnseanlas respectivas masas, las deformabilidades y la velocidad del elemento que impacta. Cuando el objeto es pequeo y poco resistente e impacta a baja velocidad las consecuencias para una estructurargidaserninsignificantesyengeneralsolosetraducenenroturaslocaleso descascaramientos. En caso inverso es decir objetos de gran tamao yrgidos desplazndose a gran velocidadpuedenprovocardaosdeconsideracin,comoserprdidaderigidez,deresistencia,e incluso su colapso. 11 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 16. Cap. 1 Pgina 39 de 80 Loscasosmscomunesdedaoslevessonlosimpactosdevehculosencolumnasotabiquesde estacionamientos, playas de maniobras o depsitos, donde los elementos estructurales son rgidosy las velocidades de circulacin son relativamente bajas. Los casos tpicos donde se producen daos importantes son los impactos de camiones o vehculos de cargaengeneral,sobreelementosestructuralesdepocarigidezcomopuedenserlostirantesolas defensas de los puentes. 8.3ACCIN SSMICA Las Patologas por Acciones Ssmicas son las producidas por los terremotos o sismos, que consisten en la liberacin repentina de la energa acumulada en la corteza terrestre en forma de ondas que se propagan en todas direcciones. Los daos producidos por los terremotos y su magnitud dependen de varios factores: -La fuerza del movimiento -La duracin de la sacudida -El tipo de suelo, ya que modifica las caractersticas de las sacudidas -Tipologa de las construcciones -Cimentacin inadecuada, insuficiente o mal arriostrada -Terrenos con pendiente pronunciada falta de separacin entre edificios colindantes -Uno de los factores determinantes de la vulnerabilidad reside en la insuficiente ductilidad de las estructuras edificatorias, es decir su comportamiento frgil frente a los sismos. Laenergaliberadaenunsismosepropaga,principalmentecomoondasvibratorias,atravsdela rocadelacortezayllegaalafundacindelasconstruccionesluegodeatravesarlosestratos superficialesdelsuelo.Estasondasvibratoriasconstituyenlaaccindirectadelsismosobrelas construcciones. Las vibraciones debidas a los terremotos se transmiten a la construccin a travs de sus fundaciones. La intensidad de la vibracin inducida en una construccin depende tanto de las caractersticas del movimiento del terreno como de las propiedades dinmicas de su estructura (amortiguamiento propio delaedificacinyrelacinentrelosperodospropiosdelaestructurayelperiododominantedel suelo). Estaspropiedadescambianconelaumentodelaintensidaddelaexcitacinaplicada;tantoel amortiguamiento como los periodos propios tienden a aumentar. Pgina 40 de 80 8.3.1Vulnerabilidad estructural12 Lasvibracionesinducidasenunaconstruccinporlaaccinssmicageneranfuerzasdeinercia en correspondencia con sus masas. Esas fuerzas tienen direccin preponderantemente horizontal cuando lasmasasdescansanenelementosestructuraleshorizontalesdelucesmoderadas;encambio,su direccin dominante es vertical cuando las luces de esos elementos son importantes o en el caso los voladizos. Las fuerzas de inercia se transmiten a la fundacin a travs de su estructura, siguiendotrayectorias que dependen de su configuracin. En su trayecto pueden provocar los siguientes efectos: Generar deformaciones y esfuerzos que provoquen daos en elementos no estructurales: instalaciones, elementos de cierre y de divisin. Comprometer la estabilidad de la totalidad o de partes de una construccin consideradas como cuerpo rgido (deslizamiento, vuelco). Hacer que en alguno de sus elementos estructurales, se superen los estados lmites de fisuracin, de estabilidad elstica efectos de segundo orden-, de resistencia y/o de ductilidad. 8.3.2Influencia de elementos no estructurales13 Las mamposteras enmarcadas por los prticos, representadas en laIlustracin 25, usualmente no se lasconsideraenlosmodelosdeclculo,ysinembargotienenunainfluenciaconsiderableenel comportamientodelasestructurasduranteunsismo,dadoqueincrementansurigidezeinducen mayores fuerzas ssmicas. En las superficies de contacto de la estructura con las paredes se desarrollan fuerzas de interaccin, que por un lado mejoran el comportamiento de la estructura durante el sismo, pero frecuentemente, causan serios daos, incluso el colapso de columnas, haciendo ms vulnerable al sistema estructural. Ilustracin 25. Fuerzas de interaccin en mamposteras enmarcadas. Tambinsondaosaslasfuerzasdebidasalimpactodeunaconstruccinconotrasadyacentes separadas por juntas de abertura insuficiente. 12 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 60. Cap. 1 13 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 61. Cap. 1 Pgina 41 de 80 8.3.3Tipos de daos en elementos de estructuras de hormign armado En general las construcciones con un adecuado diseo estructural y una ejecucin cuidadosa, an bajo sismos severos,sufren daos leves. Ellos se manifiestan como grietas verticales e inclinadas en las columnas y en las vigas, Ilustracin 26. Las grietas verticales en las vigas son causadas por el momento flexor y ocurren en la proximidad de los nudos, por ejemplo en la conexin con las columnas, y en los centros de tramo. Las grietas inclinadas se producen por los esfuerzos de corte. Ilustracin 26. Grietas de flexin (a), (b) y corte (c) Los daos se pueden agrupar segn el motivo de la falla en: - Por compresin del hormign - Por corte del hormign. - Escasez de armadura o prdida de su anclaje. En las vigas y las columnas con fuerzas longitudinales relativamente pequeas prevalece la influencia de la flexin, Ilustracin 27. Ilustracin 27. Progreso de la falla por flexin en un extremo de columna Pgina 42 de 80 Lascolumnasgruesas,comolasvigasacortas(Ilustracin28)sonvulnerableslasfallastpicas originadas por los esfuerzos de corte. Ilustracin 28. Falla de corte en columna gruesa (izq) y Falla por corte en viga cortaEl debilitamiento de la unin acero-hormign representa una falla frgil y su consecuencia es similar a una excesiva deformacin de la armadura. Los daos expuestos pueden deberse a defectos de proyecto o tambin a fallas de construccin. Los errores en la concepcin estructural son especialmente peligrosos, pero una mala ejecucin de detalles tambin puede causar graves daos. Las causas ms comunes de daos y colapsos de construcciones porticadas son: -Error en la concepcin de la estructura o de su fundacin. -Unprticopocorgidocongrandesdeformaciones(desplazamientoshorizontales)causa daos severos en tabiques divisorios. -Los balcones, los aleros y las escaleras en mnsula son elementos particularmente vulnerables. -Detalles inadecuados, especialmente de armado y en las uniones de las barras -Casos tpicos son las juntas mal dimensionadas que causan la colisin entre las partes de la construccin y la pobreza de ejecucin de detalles de armado en la zona de los nudos. -Pobre calidad del trabajo realizado y del hormign incorporado -Puedensercausasdedaosgravesloscambiosen laposicindelas armadurasrespectoal diseooriginal,maloscortesconstructivos,cortedeestribosencolumnasduranteel hormigonado, etc. -Son raros los daos causados por la calidad de los materiales incorporados (pobre calidad del hormign, segregacin, etc.). -Sobrecargado de la estructura con cargas gravitatorias

Pgina 43 de 80 -Incrementan las solicitaciones debidas a la accin gravitatoria y a las fuerzas de inercia (por incremento de la masa) provocadas por el sismo. 9PATOLOGAS ASOCIADAS CON EFECTOS INDEPENDIENTES DE LAS CARGAS A continuacin se describen patologas las cuales no son provocadas por las cargas de la misma. 9.1CAMBIOS DE TEMPERATURA Y HUMEDAD 14 Pararealizarelanlisisdelefectodeloscambiosdetemperaturay/ohumedadsobreelhormign endurecido, es necesario acotar el enfoque a los rangos habituales que pueden presentarse, excluyendo situaciones excepcionales como puede ser un incendio y la accin de heladas.Seanalizaloscambiostrmicosenelrango3Ca+70Cylasvariacionesenelcontenidode humedad por procesos de mojado / secado al aire. Lo que particularmente interesa conocer es la influencia de los cambios trmicos invierno-verano y da-nocheylosefectosdelosprocesosdesecadoylosciclosdehumedecimiento-secadosobrela estabilidadvolumtricaylaposibilidaddefisuracin.Tambinseharmencinalcasodelos hormigones masivos. La razn de analizar en forma conjunta estos dos fenmenos es que en situaciones reales se producen gradientesdehumedady/otemperaturamarcadamentenolineales,cuyotratamientoanalticoy conceptual es similar.9.1.1Efectos de los cambios en la temperatura y el contenido de humedad sobre la estabilidad volumtrica15 Los cambios de temperatura ocasionan variaciones de volumen, en forma similar a lo que ocurre con cualquierslido,esdecir,sedilatacuandosecalientaysecontraecuandoseenfra.Algosimilar ocurre con los cambios en el contenido de humedad: el hormign se hincha cuando se humedece y se contrae a medida que se seca. 14 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 17. Cap. 1 15 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 18. Cap. 1 Pgina 44 de 80 En primera instancia, considerando que estos fenmenos se manifiestan en forma homognea en toda la seccin, slo aparecern tensiones si los vnculos, externos o internos, impiden la libre deformacin, tal como se muestra esquemticamente en la Ilustracin 29. Como vnculos externos se pueden citar otros elementos estructurales vinculados, la friccin (en el caso de losas apoyadas sobre el piso), apoyos fijos, etc. y como interno, la presencia de barras de armadura, cambios bruscos de seccin, etc. La morfologa de las fisuras es simple, son aproximadamente paralelas entre s, sin entrecruzamientos y se orientan perpendiculares a la tensin principal de traccin. Dadoqueelhormignsesecalentamente,estetipodefisurasnoaparecesinodespusdevarias semanas o incluso meses. Siendo el hormign mucho menos resistente a la traccin que a la compresin, es evidente que interesa msevaluarlascontraccionesquelasdilataciones,puesesraroqueunelementofalleporquesu dilatacin ha provocado la aparicin de tensiones de compresin excesivas. Ilustracin 29. Fisuracin por efecto de la contraccin impedida. Prcticamente no hay recursos para evitar la contraccin del hormign, solo puede minimizarse, por lo tanto si el hormign est limitado en sucontraccin, la ausencia total de fisuras es prcticamente imposible. Con el objeto de aliviar estas tensiones y evitar la aparicin de fisuras, usualmente se disean juntas (de contraccin o de dilatacin) espaciadas convenientemente. Pgina 45 de 80 Ilustracin 30. Fisura de contraccin provocada por el efecto de la contraccin impedida. Sinembargo,enmuchascircunstanciaspuedegenerarse lafisuracinsinqueintervenganvnculos aparentes.Estoocurrecuandoladistribucindehumedadotemperaturanoesuniformeenel elemento, existen gradientes marcadamente no lineales y se generan tensiones que pueden exceder la capacidad de deformacin y la resistencia a la traccin del material. Ladistribucinnolinealdetemperaturaohumedadintroducemayoresdiferenciasenlas deformacionesdecapasadyacentescercanasalasuperficie,constituyendounacausapotencialde fisuras, aun cuando el anlisis de las condiciones promedio no indiquen condiciones de riesgo. La Ilustracin 30 seala la diferencia entre ambos encuadres. Es muy comn observar un mapeo o cuarteado de superficies hormigonadas, en las que el ancho defisurasesmuypequeoperoabarcanprcticamentetodalasuperficie.Estedefectopuede manifestarse cuando el hormign se seca muy rpido (tiempo seco y ventoso) o cuando se enfra muy rpido (retiro del encofrado en tiempo fro). Otra situacin que puede darse con cierta frecuencia es que un elemento estructural sea de seccin variable. Una vez que se desmolda, las partes delgadas se secan ms rpido que las partes gruesas, contrayndose antes. Las partes gruesas constituyen un vnculo interno y se pueden originar fisuras que arrancan justamente en el encuentro entre las partes gruesas y delgadas. En una seccin como la que se esquematiza en la Ilustracin 31 , el ala se seca ms rpido que el alma, contrayndose. El alma acta como vnculo interno, provocando fisuras en el ala, que arrancan desde el alma. Pgina 46 de 80 Ilustracin 31. Fisuras en elemento estructural de seccin variableUnefectosimilarocurrecuandosedesmoldaunelementodehormignyhayunagrandiferencia entre la temperatura del hormign y la del aire (hormign caliente y aire fro). La superficie expuesta delhormignseenfrarpidamente,contrayndoseylaparteinternano,imponindole consecuentemente una restriccin a la libre deformacin. Esto genera tensiones de traccin sobre el hormign externo que pueden generar una fisuracin superficial con aspecto de mapeo. El problema sera de la siguiente manera: los grandes volmenes de hormign tienen gran dificultad para disipar el calor, por lo que la temperatura aumenta a causa del calor generado en las reacciones de hidratacin del cemento. La condicin final de equilibrio trmico podra asociarse a la temperatura media anual. En el proceso de enfriamiento se pueden producir tensiones, tanto por vnculos externos o internos, que fisuran el hormign. 9.1.2Efecto de la repeticin de ciclos trmicos o ciclos de mojado-secado Laaccincclicadecambiostrmicosodemojadoysecadoprovocaunaaccinperjudicialpor acumulacindeefectos.Lasfisuraspuedennoserimportantesenrelacinaldeterioro,pero ciertamente sirven de vas de acceso a distintos agentes agresivos (aguas, sales, cidos, aire, etc.) y consecuentemente afectar su durabilidad. 9.2ACCIONES QUE GENERAN DESINTEGRACIN DEL HORMIGN 16 9.2.1Accin de las bajas temperaturas sobre el hormign Efecto de ciclos de congelamiento y deshielo La accin de las bajas temperaturas debe considerarse en dos situaciones que pueden o no coexistir: 16 Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 23. Cap. 1 Pgina 47 de 80 Ocurrenenelmomentodelaelaboracin,colocacinycompactacindelhormignyhoras posteriores, hormign joven, cuya resistencia a la compresin es inferior a 4 MPa. Constituyen una condicin de servicio durante la vida til del hormign, por la repeticin de ciclos de congelamiento y posterior deshielo, estando saturado el hormign. En ambos casos, la causa bsica del deterioro puede asociarse con la expansin de volumen que sufre el agua al congelarse, pero los mecanismos de prevencin del deterioro y las consecuencias del dao son diferentes. Para el caso a) el hormign fresco o muy joven se congela con temperaturas cercanas a 0C, debiendo tenerse presente situaciones particulares que agravan la situacin, tales como la presencia simultnea de viento, pequeas dimensiones del elemento estructural, el bajo contenido de cemento o la reducida temperatura inicial de la mezcla. No hay mecanismo alguno para proteger al hormign joven del deterioro por congelamiento, el nico recurso prctico es evitar que se congele calentando los componentes, previniendo la prdida de calor, utilizando mayores contenidos de cemento, evitando secciones muy delgadas, etc. El caso b) es ms interesante desde el punto de vista de la condicin de servicio de la estructura, pues las bajas temperaturas constituyen una condicin de exposicin particular. Como ya se mencion, de una manera simplista puede asociarse el dao a la aparicin de tensiones provocadas por la formacin y expansin de hielo dentro de la estructura del hormign endurecido. Surge as, en forma natural, la primera de las condiciones de ocurrencia de dao: que la temperatura sea lo suficientemente baja como para provocar el congelamiento del agua ubicada en los capilares (de variados tamaos). Dado que el agua no est a la presin atmosfrica sino que est sometida a diferentes grados de tensin en funcin del dimetro del capilar que ocupa, las temperaturas para provocar su congelamiento son inferiores a 0 C y los cristales de hielo no se forman simultneamente en todo el volumen. Como dato prctico, podemos preocuparnos por temperaturas inferiores a -5 C. (Ver Ilustracin 32). Pgina 48 de 80 Ilustracin 32. Temperatura de congelamiento para el agua ubicada en los poros del hormign Otra consideracin til es la condicin de humedad del hormign en el momento del congelamiento. Existeuncontenidodehumedadcrticapordebajodelcualnoocurrendaos,quesedesigna saturacin crtica. Para comprender este concepto, retomaremos la simplificacin de que las tensiones son provocadas por el aumento de volumen del agua al congelarse. Este aumento de volumen es de aproximadamente el 10 %, por lo que si el hormign tuviera un 10 % de poros capilares con aire (saturacin menor al 90 %), al congelarse el agua ocupara el vaco disponible, sin introducir tensiones perjudiciales en el material. La otra caracterstica a contemplar en el deterioro por congelamiento del hormign endurecido es que el dao no es inmediato, sino que son necesarios numerosos ciclos de congelamiento y deshielo Desde el punto de vista prctico, esta consideracin nos llevara a descartar daos en un hormign que est emplazado en una localidad donde la ocurrencia de temperaturas bajas es ocasional. Adems, debe tenerse presente que debern coincidir las bajas temperaturas con la condicin de saturacin del hormign superior al nivel crtico para que progrese el deterioro. Pgina 49 de 80 Ilustracin 33. Diagrama para interpretar las condiciones de ocurrencia de dao. Teniendo en cuenta todos estos conceptos, se puede definir claramente las situaciones que exigen la prevencindeldeterioroasociadoalosciclosdecongelamientoydeshielo,loqueseconsigue mediante la incorporacin de aire intencionalmente incorporado, tal como se muestra en la Ilustracin 33.Elaireintencionalmenteincorporado proporciona centrosdealiviodetensiones,para loque debe estardistribuidouniformemente,formandoburbujaspequeasdentrodela masa.Poresto,es indispensable emplear un aditivo qumico en la mezcla, denominado incorporador de aire. Aspectos tpicos del deterioro por ciclos de congelamiento y deshielo Internamente,lastensionesprovocadasinducenfisurasquesepropaganporlapasta(matriz), vinculando poros pero bordeando los agregados. Dado que el dao est asociado con altos contenidos de humedad y exposicin a bajas temperaturas, macroscpicamente se manifiesta con dos tipologas diferentes: descascaramientos superficiales (scaling) y fisuras paralelas o subparalelas a las zonas ms hmedas. En el caso de pavimentos daados, la zona ms hmeda corresponde a las juntas, por lo que all se centranlosfenmenosdefisuracin.Observadodesdeelaire,puedeadivinarseunaletraD, identificndose en ingls como D-cracking.9.2.2Accin del fuego sobre las estructuras de hormign armado El efecto del fuego sobre el hormign depende principalmente de: -Nivel de temperatura Pgina 50 de 80 -Tiempo de exposicin -Y composicin del hormign Prevencin: -Modelacin de los efectos producidos sobre la estructura es importante modelar un fuego real asi es posible analizar los efectos que se producen sobre las caractersticas del hormign y sus consecuencias como lo es los gradientes trmicosAlteraciones producidas en el hormign -Retardo en el pasaje del calor hacia el interior de la masa. Pero como contrapartida de este efecto positivo de la humedad, la evaporacin del agua contenida en los poros no accesibles hace que se produzca un fuerte incremento de la presin interna, que puede originar desprendimientos explosivos del hormign del recubrimiento (spalling)17 Ilustracin 34 Calor especifico Vs Temperatura en C La conductividad trmica se presenta en la ilustracin 35 segn los agregados correspondientes: Ilustracin 35 Conductividad Trmica del Hormign segn agregados 17 Efectos del fuego. Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 27 de 64 Pgina 51 de 80 El coeficiente de dilatacin trmica es variable con los distintos tipos de hormigones y la temperatura Ilustracin 36 Coeficiente de dilatacin trmica Clasificacin cualitativa de daos producidos en cemento portland (generados gracias a su composicin):18 -Entre 300 y 600 C, tonalidad roscea, por alteracin de los compuestos de hierro. El hormign pierde hasta 60% de la resistencia inicial a la compresin. - Hasta 900 C, color gris claro. A esas temperaturas se ha comenzado a degradar los compuestos del conglomerante endurecido. El hormign se vuelve poroso y friable. Al enfriarse la superficie de las piezas mientras el interior permanece muy caliente, se producen una serie de fisuras que se cortan ortogonalmente (fisuracin en piel de cocodrilo). El hormign pierde entre el 60 y el 90% de la resistencia inicial. - Por encima de los 900 C, el hormign adquiere un tono blancuzco a amarillento. Carece de resistencia residual alguna. Alteraciones producidas en el acero19 La capacidad ltima del acero disminuye con la temperatura, pero la deformacin mxima permanece estable en torno al 2,5% y el diagrama tensin-deformacin resulta alterado para temperaturas muy inferiores a las que producen la disminucin de la capacidad ltima. 18 Efectos del fuego. Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 28 de 64 19 Efectos del fuego. Fuente: Manual de rehabilitacin de estructuras de hormign pg. 29 de 64 Pgina 52 de 80 Ilustracin 37 Tension Vs Elongacin en aceros -Si el acero ha estado sometido a temperaturas inferiores a los 600 C, al enfriarse recupera prcticamente la totalidad de su capacidad inicial. -Los aceros de dureza natural, recuperan prcticamente la totalidad de su capacidad resistente tras el enfriamiento habiendo alcanzado temperaturas de hasta 1000 C. -Los aceros deformados en fro, presentan una prdida en su resistencia residual de hasta un 25-30% para temperaturas del orden de los 700 C. -Los aceros de pretensado pueden alcanzar prdidas mayores. Adems, como muchas veces estos aceros se usan en viguetas y losas prefabricadas, con muy poco revestimiento de las armaduras, en caso de incendio alcanzan elevadas temperaturas muy rpidamente. -El enfriamiento brusco de las armaduras expuestas por el agua de los trabajos de extincin puede producir a su vez, el templado y la fragilizacin del acero. Deformaciones impedidas Aumento de la longitud de los elementos afectados por altas temperaturas lo cual genera esfuerzos en las cabezas de las columnas por dilatacin de las vigas o en las paredes que soporta losas que fueron sometidas a estos cambios Gradiente trmico Deformaciones diferenciales en distintas fibras de una seccin debidoaltas temperaturas en el hormign lo cual genera: -Aumento de flechas-Aumento de momentos negativos -Rotura en esquinas de la losa Pgina 53 de 80 -En las fibras sometidas a altas temperaturas se presenta disminucin de su capacidad y mdulo de deformacin-Deformacin en secciones- 9.2.3Reacciones deletreas de los agregados Los agregados del hormign a menudo prsentan suciedades debido al medio en el cual sedesarrollaron o transportaron lo cual genera reacciones que pueden generar expansiones en hormign, por ello es importante ent