10 - refuerzo y reparación de estructuras de hormigón armado - a.bértora

LABORATORIO DE ENTRENAMIENTO MULTIDISCIPLINARIO PARA LA INVESTIGACION TECNOLOGICA

LABORATORIO DE ENTRENAMIENTO MULTIDISCIPLINARIO PARA LA INVESTIGACION

TECNOLOGICA

Refuerzo y reparación de estructuras de hormigón armado

Ing. M. Alejandra Ing. M. Alejandra BBéértorartoraBecaria Becaria ConicetConicet

La Plata, 4 de Julio de 2008La Plata, 4 de Julio de 2008Jornada TJornada Téécnicacnica

CORROSICORROSIÓÓN EN ESTRUCTURAS DE HORMIGN EN ESTRUCTURAS DE HORMIGÓÓN ARMADON ARMADO

Jornada: “corrosión en estructuras de hormigón amado”


Estrategias para garantizar la durabilidad1- Forma estructural adecuada;

2- Buena calidad del hormigón de recubrimiento;

3- Adecuada distribución de armaduras;

4- Control del ancho nominal de fisuras;

5- Medidas especiales de protección.


Principales consecuencias de la corrosión desde el punto de vista estructural:


Esto significa pérdida de la capacidad portante tanto en

rotura como en servicio.


Pérdida de adherencia¿Como afecta en la capacidad portante?Depende de diferentes factores:-La longitud despegada de la barra -La posición del despegue-Cuantía de armadura-La resistencia del hormigón, del acero y la adherencia entre ambos-Forma de aplicación de la carga-Presencia de armadura comprimida-Forma de la sección transversal del hormigón


Pérdida de adherencia


Pérdida de adherencia: influencia de la presencia de estribos


Fisuración

- La reglamentación debería tener en cuenta la verificación de la fisuración máxima.

- Fisuras transversales menos importantes.

- Fisuras longitudinales afectan un área mayor de armadura.


Reducción de la sección disponible de armadura


Análisis de estructuras afectadas por corrosión:

1- Inspección preliminar

2- Inspección detallada

3- Análisis estructural


Inspección preliminar

Examen visual

Antecedentes

Ensayos generales


Inspección detallada

Análisis y ensayos

Selección de zonas

Fichas con planos


Análisis estructural

Métodos empíricos

Métodos analíticos

Pruebas de carga


Métodos empíricos: Relación capacidad

Nivel A: Corrosión de armaduras con pérdidas de sección en las barras principales del 1%. Aparecen ligeras fisuras longitudinales en las esquinas coincidiendo con la situación de las barras, pero no fisuras transversales en el plano de los estribos.

Nivel B: Corrosión de las armaduras principales con pérdida de sección del 5%. Salta el hormigón en las esquinas y quedan las barras de acero principales al aire. Aparecen fisuras en el plano de los estribos. La capa de óxido hace que las armaduras pierdan adherencia con el hormigón.



Nivel C: Corrosión de las barras principales con pérdida de sección del 25%. Se desprende el hormigón en las zonas de los estribos y quedan estos al aire. Pérdida de anclaje frente a pandeo y de adherencia de las barras, Se supone que el hormigón, por efecto de la corrosión se ha debilitado en una profundidad de 1 cm.

Nivel D: Rotura de estribos. La sección de acero que queda en las barras principales no trabaja. Las barras principales pandean.



Construcción Elemento de H.A.

Nivel de daño

A B C D

NuevaAntigua

0,950,85

0,750,65

0,550,40

0,350,20


Métodos analíticos: RecálculoSe calculan las solicitaciones que resistiría la estructura existente y las solicitaciones que producirían las cargas actuantes, deduciendo un nuevo coeficiente de seguridad.Se conocen con certeza la resistencia de los materiales componentes, las posiciones de la armadura, la geometría de la pieza y la magnitud de la carga actuante.Por lo tanto el valor admisible del coeficiente de seguridad podría ser menor que el de proyecto para un elemento aislado.


Pruebas de carga

Según la normativa española, se deberá aplicar una carga: 0.85 (1.35 G + 1.50 Q)

No son recomendables en estructuras afectadas por corrosión

Según la normativa americana, se deberá aplicar una carga: 0.85 (1.20 D + 1.60 L)


Reparación de estructuras afectadas por corrosión

1- Eliminación del hormigón deteriorado2- Sellado de fisuras3- Restauración de la capacidad resistente del acero.4- Colocación del nuevo material resistente5- Aplicación de un tratamiento superficial


Eliminación del hormigón deteriorado

Se debe retirar todo el hormigón en contacto con las armaduras corroídas, para eliminar completamente los productos de corrosión y que el material de reparación envuelva perfectamente las armaduras.


Sellado de fisurasSe inyectan con formulaciones epoxi de baja viscosidad.La viscosidad aumenta cuando mayor es la abertura de fisuras.


Restauración de la capacidad resistente del aceroPérdidas inferiores al 15% podrían ser admisibles siempre que no se localicen en los puntos de esfuerzos máximos.

Pérdidas superiores obligan al recálculo de la estructura.

La sustitución de las armaduras se realiza cortando las barras afectadas y soldando o empalmando por adherencia las nuevas.


Colocación del nuevo material resistente


Refuerzo de estructuras

Tipos de refuerzos:

- Activos:pueden eliminar tensiones existentes sin necesidad

de descargar la estructura.

- Pasivos:entran en carga cuando la estructura sigue

deformándose luego de ejecutado el refuerzo.


Estado de tensiones en el momento del refuerzo:

ε

σ

ε ε ε


Estado de tensiones en el momento del refuerzo:

ε

σ

ε ε

σ

ε

σ

ε

σ

ε


Transferencia de cargas entre materiales originales y de refuerzo:- La estructura debe actuar como un material homogéneo.- Debe ser capaz de transmitir esfuerzos tangenciales sin movimientos relativos.- La transferencia se materializa en una determinada longitud, por lo que no se debe actuar solo en la longitud afectada.


Aumento de la rigidez y variación de las solicitaciones:

Al reforzar un elemento, generalmente aumenta su rigidez, y por consiguiente se produce una redistribución de esfuerzos que debe ser tenida en cuenta.Se debe recalcular la estructura con las nuevas rigideces y cargas.


Reducción de sección de acero y hormigónExcentricidad adicionalPandeo de barras


Tipos de refuerzos:Encamisado con hormigón armado

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002

Def. Específica (ε)

Car

ga[K

g]


Encamisado con hormigón armado:Adherencia hormigón-hormigón

τ


Zunchado:


Ventajas del zunchado:σ

ε


Refuerzo activo:Con este sistema pueden descargarse y hasta eliminarse columnas, pero se deben verificar el resto de los elementos


Refuerzo con perfiles de acero


Refuerzo mediante materiales compuestos

Son materiales bifásico (fibra y matriz), fabricados de manera de obtener mejores propiedades que la suma de los materiales constituyentes.


Refuerzo de vigas mediante materiales compuestos

ε

σ


Fibras de vidrio


Fibras de carbono


Fibras de aramidas


Consideraciones finales: “la ley de los cinco”(De Sitter)


Bibliografía:1- Management, maintenance and strengthening of concrete structures. Bulletin 17 fib. Año 2002. 2- Corrosión de armaduras en estructuras de hormigón armado: causas y procedimientos de rehabilitación. A. Cobo Escamilla. Año 2001.3- Bond of reinforcement in concrete. Bulletin 10 fib. Año 2000. 4-Patología de Estructuras de Hormigón Armado y Pretensado. Tomo 1 Calavera, J. INTEMAC 1996.5- GEHO: Durabilidad de estructuras de hormigón, guía de diseño CEB, Boletín Nº 12. Año1993.6- Comite Euro-Internacional du Beton CEB, Boletin Nº 162, año 1983.

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