G. J. MARTZ SOLIS Ing.

DIAGNÓSTICO, EVALUACIÓN Y REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS DE

HORMIGÓN ARMADO

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CONTENIDO:

INTRODUCCIÓN

DIAGNÓSTICO.

EVALUACIÓN.

ELEMENTOS DAÑADOS POR LA ACCIÓN DEL AMBIENTE MARINO

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DAÑADOS POR EL FUEGO

REPARACIÓN.

INTRODUCCIÓN

Los problemas patológicos en estructuras de hormigón armado no son nuevos ya que empiezan a presentarse al aparecer el propio material, hormigón. Sin embargo, puede decirse que es en la década de los años sesenta cuando la intensidad e importancia de los mismos, incluso en estructuras que eran relativamente jóvenes, hace que aparezca una inquietud bastante generalizada por su estudio, siendo muchos los técnicos que se dediquen a investigar y analizar los problemas patológicos con vistas a comprender las causas que los habían motivado y a encontrar los materiales y las técnicas más idóneas para solucionarlos.

Coincidiendo con la crisis económica de los años setenta, a la cual la actividad constructiva no es ajena, se produce un frenado a escala mundial en la construcción y muchas administraciones se dan cuenta de que ha llegado el momento de prestar atención a la conservación y reparación del parque construido, bien sean edificios, puentes, obras hidráulicas, etc.

Es a partir de los años sesenta cuando, se puede decir que, el estudio patológico del hormigón armado empieza a adquirir importancia y su desarrollo ha ido creciendo de una forma notable hasta nuestros días. Hoy, la Patología del Hormigón Armado ha llegado a convertirse en asignatura, o materia, en nuestras escuelas y facultades de ingeniería.

Gracias al avance en el análisis patológico hoy se sabe mucho más sobre durabilidad de las estructuras, pudiendo decirse que actualmente existe un conocimiento tan amplio y profundo sobre el comportamiento mecánico y de durabilidad del hormigón armado que no existe justificación alguna para hacerlo mal.

Sobre cualquier problema del hormigón existen infinidad de artículos escritos fruto de investigaciones serias y, por supuesto, códigos, libros, etc. , y son incontables el número de ponencias presentadas en congresos muchos de ellos monográficos sobre este tema.

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DIAGNÓSTICO.

Una de las misiones del ingeniero es proyectar y construir estructuras para que cumplan una determinada misión, durante un tiempo predeterminado y con el menor coste posible.

Muchas veces las estructuras no sólo no llegan a cumplir su misión durante el tiempo previsto sino que además exigen gastos excesivos de mantenimiento y reparación. Se puede decir que estas estructuras nacieron enfermas siendo muy incomoda y gravosa la atención que hay que aplicarles.

Al igual que ocurre con los seres vivos, en los que cualquier enfermedad o lesión se manifiesta mediante una serie de síntomas, en las estructuras los fallos se ponen de manifiesto, en general, con la aparición de una serie de señales o de cambios de aspecto, que se engloban dentro de la sintomatología. Ante estos síntomas el técnico especialista, o patólogo, debe establecer un diagnóstico de la enfermedad que sufre la estructura y que ha, o está, motivando sus anomalías.

Esta es una parte complicada e imprescindible del análisis, dado que aplicar una terapia sin un conocimiento amplio del diagnostico puede ser arriesgado cuando no ineficaz.

Las causas que pueden provocar lesiones en una estructura de hormigón armado pueden ser muchas y muy variadas y pueden estar relacionadas con el propio proyecto, con los materiales, con la ejecución y con el uso o explotación de la estructura. Analizando las causas de fallos en estructuras de edificios se puede ver que la media europea se distribuye en un 42% de fallos debidos a deficiencias en proyecto, un 22% a deficiencias en ejecución, un 15% a materiales, un 10% a fallos en explotación y un 5% a causas varias diferentes de las anteriores. Los porcentajes son muy parecidos en España, siendo: 41%, 31%, 13%, 11% y 4%, respectivamente.

Es curioso observar como en un estudio que hemos realizado últimamente en España sobre los fallos que presentaban presas de

hormigón hemos llegado a resultados muy parecidos si bien la repercusión del proyecto es menor, aproximadamente del 35%, mientras que loas debidos a ejecución son superiores, aproximadamente del 42%.

Durante la construcción puede decirse que aparecen el 45% de todos los fallos; durante el plazo de garantía el porcentaje se reduce al 17%; entre los 7 y 10 años aparece el 37% de los fallos y después de los 20 años se puede decir que los fallos se minimizan no pasando del 1%.

Los orígenes de los fallos o lesiones, pueden proceder de acciones de tipo mecánico, físico, químico, electroquímico, o biológico.

Por supuesto que las lesiones producidas a edades cortas suelen tener su origen en acciones de tipo mecánico y físico. Las de origen químico precisan del paso del tiempo para que sus efectos se manifiesten, aunque también es cierto que una vez que han aparecido éstos, es mucho más difícil encontrar soluciones de reparación.

El proceso de diagnóstico, como se ha indicado, es imprescindible dado que va a permitir conocer la enfermedad, determinar el estado en que se encuentra el enfermo, es decir, evaluar sus reservas o su capacidad resistente, y basándose en todo esto poder realizar un pronóstico que puede ser optimista, en cuyo caso el enfermo evolucionará favorablemente mediante la aplicación de una terapia adecuada, es decir, nuestra estructura podrá recuperar sus características resistentes mediante una reparación o, el pronóstico podrá ser pesimista en cuyo caso al paciente le aguardará un futuro más o menos próximo "celestial", es decir, nuestra estructura tendrá que sufrir amputaciones o en el último caso su demolición.

Una síntesis del proceso a seguir puede ser el indicado en el siguiente esquema:

La intervención (rehabilitación, reparación o refuerzo) es la fase última de cualquier proceso patológico y, por consiguiente, esta supeditada al diagnóstico y a la evaluación, es decir, a la fase de análisis, fase que es muy importante y que hay que desarrollar sin premura de tiempo, pues hay que "Analizar lo máximo para intervenir lo mínimo", como se titulaba una conferencia organizada por el GEHO en 1995 en unas Jornadas de reparación y refuerzo de estructuras.

En la fase de diagnóstico el patólogo se enfrenta con el enfermo o con el muerto. En el primer caso, realiza el estudio de la estructura dañada que admite intervención con gran probabilidad de éxito. En el segundo, se convierte en forense y estudia la estructura colapsada por sismo, por sobrecargas, por corrosión, por fuego, por una acción terrorista, etc. El estudio de los restos de estas estructuras suele ser una fuente muy fructífera de conocimientos.

La base en que se fundamenta el diagnóstico es "Saber para curar"; actuar de otra forma conlleva el que las causas que provocaron las lesiones sigan actuando después de una intervención hecha a "ciegas".

Quizás uno de los síntomas más elocuentes en cualquier estructura dañada o con lesiones sean las fisuras. Dependiendo de su localización, forma, trayectoria, evolución en el tiempo, que sean "muertas" o "vivas", es decir, estabilizadas o no, condiciones ambientales, etc., es fácil, en la mayoría de los casos, establecer un diagnóstico, o bien tener una buena base de partida para seguir investigando. Las fisuras pueden tener su origen en acciones de tipo mecánico (tracción, cortante, torsión, flexión, compresión); en acciones de tipo químico (ataque por ácidos, reacción árido-álcali, ataque por sulfatos, etc.); en acciones de tipo electroquímico (corrosión de armaduras); en acciones de tipo físico (contracciones y dilataciones térmicas, heladas, fuego, cristalización interna de sales, etc.); en acciones de tipo reológico (retracción plástica o de secado, etc.).

Generalmente las fisuras se encuentran catalogadas y con la ayuda del catálogo se puede tener una idea bastante acertada de su posible origen (Figura1,cuadro 1).

Figura 1

TIPO DE

FISURA

DESIGNACIÓN

EN FIG. 1

FORMA POSICION CAUSA PRINCIPAL

CAUSA SECUNDARIA

TIEMPO DE APARICIÓN

Asentamiento

A Sobre barras Grandes

Secciones Exceso de Condiciones de 10 minutos a 3

plástico exudación secado rápido a corta edad

horas

B Arqueada Parte superior de pilares

C Cambia con profundidad

Pavimentos por encofrados deslizantes

Retracción térmica

D Diagonal Pavimentos y losas Secado rápido a corta edad

Baja exudación

E Distribución arbitraria

Losas de hormigón armado

F Sobre armaduras

Losas muy armadas Secado rápido a corta edad y barras cerca de la superficie

Contracción térmica temprana

G Restricción externa

Muros gruesos Exceso de calor de hidratación

Enfriamiento rápido

1 día a 2 o 3 semanas

H Restricción

interna

Losas gruesas Exceso de gradiente térmico

Retracción de secado a largo plazo

I Losas delgadas y paredes Juntas ineficaces

Exceso de retracción por curado ineficaz

Varias semanas

Afogarado J Superficie frente a encofrado

Compactación deficiente Encofrados impermeables

Mezclas ricas.

Curado escaso

1 a 7 días

(a veces mucho después)

K Exudación Losas Exceso de fratasado

Corrosión de armaduras

L Natural Vigas y pilares Recubrimiento deficiente

Pobre calidad del hormigón

Más de 2 años

M Cloruro cálcico Prefabricados Exceso de cloruro cálcico

Reacción árido/álcali

N (Presas) Aridos reactivos con cemento ricos en álcalis

Más de 5 años

Cuadro 1

Otros síntomas muy frecuentes en zonas costeras y en zonas con atmósferas industriales son los desprendimientos de esquinas e incluso del recubrimiento de las armaduras como consecuencia del ambiente corrosivo, en el que puede haber existencia de aniones, tales como cloruros, y la aportación de agua y oxígeno, que van a facilitar la aparición de corrientes de intensidad adecuada para que se establezca una pila galvánica entre la armadura y su entorno.

Los desplomes, cambios de ángulos, flechas excesivas en pisos y, en general, deformaciones en la forma básica de la estructura, pueden ser fuentes de análisis para establecer un diagnóstico.

Un elemento sumamente valioso a la hora de establecer el diagnóstico y la evaluación del estado funcional y de seguridad de una estructura es el proyecto de la misma. Este puede aportar muchos datos de gran interés y simplificar mucho la etapa de análisis, especialmente en la parte de materiales y de cálculo.

Hay que tener presente que cuando se está analizando una estructura antigua que presenta problemas legales, hay que hacerlo situándose en la época en que se construyó y, por tanto, con los códigos existentes en ella. Es frecuente cometer el error de aplicar en el análisis de una estructura antigua criterios de cálculo modernos de momento tope, cuando ésta había sido calculada por la teoría elástica. Si la comprobación o análisis es sobre la seguridad con la finalidad de reparar o reforzar los criterios de cálculo a emplear son los modernos.

El establecimiento de un diagnóstico debe ajustarse a un Plan de Trabajo previamente definido en el cual se incluya:

o Un muestreo con indicación de los elementos de la estructura a inspeccionar, su situación y número de ensayos a realizar en ellos.

o Enumeración del tipo de ensayos a efectuar en cada elemento y elaboración de las fichas individuales correspondientes.

o Elaboración de croquis y planos de cada elemento inspeccionado, con detalle de los ensayos realizados y los resultados obtenidos. En este sentido la fotografía se presenta como un medio auxiliar muy valido.

o Medios auxiliares requeridos.

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EVALUACIÓN.

Hay lesiones que no afectan a la integridad mecánica de la estructura y cuya reparación puede realizarse sin entrar en un análisis estructural. Estos casos suelen producirse con algún tipo de fisuras estabilizadas provocadas por retracción de secado, cuando existen coqueras o zonas en las que el hormigón ha penetrado mal en la pieza, etc. Sin embargo, hay otros casos mucho más complejos en los que hay que realizar una evaluación de la capacidad mecánica resistente de la estructura, o más frecuentemente de elementos de la misma, a fin de conocer la importancia y el tipo de reparación a realizar y las medidas de seguridad que habrá que tomar durante la misma.

La determinación de la resistencia residual de la estructura puede llevarse a efecto mediante: métodos empíricos, métodos analíticos o, mediante pruebas de carga.

Los métodos empíricos están basados en observaciones directas y conllevan un número de ensayos mínimo. El nivel de información obtenido, en muchos casos, suele ser suficiente, especialmente si no es

necesaria una intervención importante. El nivel de precisión obtenido es escaso como también lo es el costo de su aplicación.

Los métodos analíticos se fundamentan en el recálculo de la estructura y más frecuentemente de elementos de la misma, a fin de conocer la probabilidad de que se produzca un fallo bien en estados límites últimos o de servicio. Son mucho más precisos que los empíricos pero a veces tan complejos que es imposible su aplicación. Son de alto costo y duración, aunque necesarios cuando la información dada por los primeros no es concluyente.

A veces se puede tener una idea precisa del comportamiento de una estructura dañada mediante el empleo de pruebas de carga escalonadas. Estas pruebas se hacen por escalones sucesivos cada uno de mayor valor que el precedente, existiendo entre cada escalón y el siguiente una descarga total y midiendo las deformaciones existentes en cada descarga y carga sucesiva. Este tipo de ensayos únicamente se realiza sobre elementos trabajando a flexión y con ellos se puede conocer la carga máxima que se puede aplicar a una estructura dañada y sin correr el riesgo de llevarla a un estado límite último.

Alguno de estos métodos se puede aplicar a los casos de:

- Estructuras dañadas por acciones mecánicas.

- Cargas accidentales (fuego, explosiones, impactos, etc.)

- Cargas excepcionales consideradas en proyecto pero que no han producido daños superiores a lo previsto.

- Cargas excesivas (bibliotecas, etc.)

- Cambio de uso de la estructura (aumento de sobrecargas de uso, etc.)

- Modificación de estructuras (eliminación de un pilar, aumento del número de plantas, etc.)

- Acciones químicas sobre el hormigón (reacción árido-alcali, sulfatos, etc.)

- Corrosión de armaduras.

En el Boletín nº162 del CEB "Assessment of concrete structures and design procedures for up-grading (Redesign)" se recoge una propuesta nuestra sobre un método empírico para obtener la "relación capacidad " de un elemento dañado, es decir, el cociente entre la resistencia de un elemento en un momento determinado y la resistencia que debería tener dicho elemento según la normativa en vigor cuando se construyó el mismo". Este método empírico permite la clasificación de daños en

diferentes niveles de acuerdo con el aspecto que presente el elemento en cuestión, siendo aplicable tanto para estructuras dañadas por corrosión de armaduras como por la acción del fuego o sismos. En cada nivel se indica la relación de capacidad y de ella puede deducirse la gravedad del problema y la rapidez con la que se deben aplicar remedios al mismo.

En los cuadros que siguen pueden apreciase los niveles de dañoscorrespondientes a elementos dañados por ambiente marino y por fuego.

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ELEMENTOS DAÑADOS POR LA ACCIÓN DEL AMBIENTE MARINO

ESTIMACIÓN PSEUDO-CUANTITATIVA DE LA "RELACIÓN CAPACIDAD"

PARA ELEMENTOS ESTRUCTURALES DAÑADOS POR CORROSIÓN

Construcción

Elemento de H.A.

Nivel de daño

A B C D

Nueva

Antigua

0,95

0,85

0,75

0,65

0,55

0,40

0,35

0,20

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.

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ELEMENTOS ESTRUCTURALES DAÑADOS POR EL FUEGO

ESTIMACIÓN PSEUDO-CUANTITATIVA DE LA "RELACIÓN CAPACIDAD"

PARA ELEMENTOS ESTRUCTURALES DAÑADOS POR EL FUEGO.

Construcción

Elemento de H.A.

Nivel de daño

A B C D

Nueva

Antigua

0,95

0,90

0,80

0,75

0,65

0,60

0,40

0,30

Nivel A: Elementos no dañados presentando algunos desprendimientos de los yesos de acabado y pequeñas roturas del hormigón.

Nivel B. Pérdidas considerables de yesos de acabado y pequeñas roturas del hormigón. Las superficies del hormigón presentan microfisuras y coloración variable de rosácea a ante.

Nivel C: Pérdida total de yesos de acabado. Roturas importantes del hormigón que presenta superficies de color ante. La armadura permanece adherida al hormigón no existiendo más de una barra de acero que presente síntomas de pandeo.

Nivel D: Daños graves. Las roturas y desprendimientos del hormigón dejan al aire prácticamente todas las barras de acero. El número de barras pandeadas es superior a 1. Los pilares muestran signos de deformación. Pueden aparecer grietas de cortante de algunos milímetros de ancho.

Nivel E: Colapso parcial de elementos verticales.

Nota: Para otros elementos estructurales tales como vigas, losas o forjados, se pueden adoptar niveles de daños similares teniendo en cuenta que para niveles superiores al C pueden existir grietas de variosmilímetros de espesor y que las flechas pueden ser importantes. Además, para el nivel C el 10% de la superficie de las armaduras puede quedar al aire, y para el nivel D se puede llegar hasta el 50%.

El tiempo máximo disponible o tolerable para realizar una reparación o refuerzo es función de la "relación de capacidad". Para valores inferiores a 0,50, es decir, en casi todas las estructuras antiguas y con niveles de daños iguales o superiores a C, se precisa una acción inmediata, esto es, hay que actuar urgentemente. Para valores superiores a 0,5 es tolerable un margen de espera de 1 a 2 años, mientras que para valores próximos a la unidad se puede llegar a los 10 ó 20 años.

Dependiendo de los valores obtenidos de "relación de capacidad" se pueden adoptar medidas para llevar la relación de capacidad a valores próximos a la unidad. Algunas de estas medidas pueden ser:

o Demolición de las partes altas de la estructura. o Limitación de uso para reducir sobrecargas. o Modificación del sistema estructural (redistribución de solicitaciones). o Restauración de los elementos dañados. o Sustitución de elementos dañados. o Refuerzo de la estructura

El método analítico está basado en el cálculo de las solicitaciones que resiste una estructura en el estado actual y las que producirían las cargas actuantes en proyecto a fin de determinar un nuevo coeficiente de mayoración de acciones y a la vista del mismo poder tomar las decisiones adecuadas.

En este caso pueden emplearse cualquier tipo de hipótesis de cálculo lo que permite mayor libertad de acción al proyectista.

El técnico dispone de las ventajas de tener un buen conocimiento de las cargas permanentes, de poder limitar las sobrecargas de uso, de poseer la información experimental que precise, de aplicar métodos de cálculo sofisticados, teniendo además acceso directo a las características de los materiales y a las dimensiones de todos los elementos que componen la estructura, daños y deformaciones que presentan los elementos sean estructurales o no.

En el análisis hay que tener en cuenta que las estructuras anteriores a los años 60 se calculaban suponiendo un comportamiento elástico del hormigón armado y un modelo estructural muy simple y que, por supuesto, no era el optimo para sacar el máximo rendimiento a la capacidad resistente potencial del material. Generalmente, algunas acciones indirectas como la de la temperatura, movimientos impuestos en las cimentaciones, etc., no se tenían en cuenta lo que suele ser fuente de algunos fallos.

En la evaluación de la seguridad se tienen en cuenta las cargas permanentes que son las que actúan sobre la estructura y las sobrecargas que establecen las normas de acuerdo con el destino de la estructura.

Una de las condiciones necesarias es definir el esquema estructural y las acciones actuantes para llevar a cabo un primer análisis que puede realizarse sobre modelos simplistas trabajando casi isostáticamente para así llegar a conocer el orden de magnitud de las solicitaciones y tensiones en los elementos y comprobar si los daños que presentan éstos corresponden a los deducidos de estas hipótesis, en cuyo caso se puede afirmar que son debidos a causas estructurales.

En la evaluación teórica de la seguridad se toman como acciones las cargas permanentes y las sobrecargas definidas por las normas o códigos en vigor, calculando las solicitaciones sobre la base del modelo estructural y las tensiones teniendo en cuenta las características mecánicas obtenidas en los ensayos de laboratorio. Todo lo anterior nos

permite el calculo de las solicitaciones y la estimación, basándose generalmente en métodos semiprobabilísticos, del coeficiente de seguridad de la estructura, es decir, de la relación entre la carga de agotamiento y la carga actuante.

Las pruebas de carga escalonadas se aplican cuando no se tienen antecedentes de la estructura dañada (proyecto, normativa, etc.) y no se puede realizar un análisis teórico. Como se ha indicado anteriormente, las pruebas de carga sólo se emplean en elementos sometidos a flexión y se realizan mediante escalones sucesivos de carga con descargas intermedias, suspendiendo los escalones de carga cuando se superan determinados valores de la flecha o cuando la estructura presenta una deformación excesiva remanente después de la descarga, es decir, cuando deja de recuperarse elásticamente.

Ante una estructura dañada se puede optar por elegir varias alternativas y esta elección estará en función de la importancia de los daños. Las alternativas son:

o no intervenir durante un cierto tiempo, o recalcular la estructura para determinar su capacidad resistente, o frenar el deterioro pero sin actuar sobre la capacidad resistente, o reparar parte o toda la estructura, o reforzar parte o toda la estructura,

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REPARACIÓN.

Una estructura se proyecta para una vida útil determinada (50, 100 años, etc.) debiendo llegar al final de la misma en un estado de servicio adecuado y sin haber tenido que realizar en ella grandes desembolsos en mantenimiento, ni en intervenciones de otro tipo, tales como reparaciones. El estado resistente de la estructura discurrirá de acuerdo con lo indicado por una curva descendente de degradación decreciente en el tiempo pero prevista de acuerdo con las condiciones del entorno. Si por influencias accidentales del entorno (atmósfera agresiva, etc.), o por acciones accidentales (sismos, fuego, etc.), se produce un descenso mayor de la curva de degradación, la vida útil de la estructura se acortará salvo que en un momento determinado se realice una intervención de reparación que lleve la curva a la posición que debería tener según lo previsto en proyecto, y una protección que impida que el entorno agresivo haga descender de nuevo la curva. Figura 2.

Figura

2.

Si

conla intervención realizada elevamos la capacidad resistente de la estructura sobre la que debería tener en un tiempo determinado estaríamos realizando un refuerzo. Con el refuerzo se pueden obtener dos efectos actuando separadamente o conjuntamente: aumentar la capacidad resistente de la estructura (elevación de plantas, aumento de sobrecargas de uso, etc.), alargar la vida útil de la estructura, o ambas cosas simultáneamente.

Si la opción elegida es reparar o reforzar conviene conocer que hay dos tipos de intervenciones fundamentales, los métodos pasivos y los métodos activos.

Los pasivos son aquellos que entran en carga cuando la estructura sigue deformándose a partir del momento del refuerzo. Son los más fáciles de realizar y, por supuesto, son tanto más eficaces cuanto más descargada esté la estructura. Se emplean con elementos que aún están muy lejos de llegar al agotamiento.

Los activos permiten introducir solicitudes en la estructura con lo cual son capaces de recuperar la resistencia y posición original de los elementos estructurales. Son más complejos de realizar y se pueden utilizar en elementos que están cercanos al agotamiento.

En el caso de reparación o refuerzo de la estructura el método a emplear debe ser adecuado al tipo, causa, o combinación de ellas, que los ha producido y a la magnitud de los daños; debe ser también adecuado a las condiciones futuras de servicio y en la aplicación del método elegido deben emplearse productos o sistemas experimentados y, a ser posible, normalizados.

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Conviene tener en cuenta que la eficacia del método elegido puede ser muy variable dependiendo del fin que se busque con la reparación o refuerzo. A título de ejemplo en la Figura 3 puede observarse como para rigidizar un pórtico pueden utilizarse diferentes técnicas y como el desplazamiento que se produce en la cabeza del mismo es diferente para un mismo esfuerzo actuante según sea el sistema que se haya elegido.

Figura

3.

Se

puede decir que no hay un método único de reparación o refuerzo, al igual que no existe un solo material adecuado para llevarlo a efecto, dado que éstos serán función de si los daños han sido provocados por acciones mecánicas (impactos, sobrecargas, asentamientos diferenciales, explosiones, etc.), si son consecuencia de acciones químicas, electroquímicas, o biológicas (ataque por sulfatos, reacción álcali-árido, áridos sulfurosos, aguas ácidas, corrosión de armaduras, etc.), o de acciones físicas (hielo-deshielo, fisuración térmica, cristalización de sales, erosión, etc.).

Cuando se utilizan varios métodos combinados de protección o reparación hay que tener en cuenta la posibilidad de interacciones entre ellos, tanto deseables como indeseables. La influencia que puede tener la protección o reparación del hormigón en la corrosión de armaduras es un factor a considerar dado que, por ejemplo, puede quedar atrapada agua con el consiguiente aumento de humedad y la repercusión que por este concepto puede existir en una mayor velocidad de carbonatación.

Las principales técnicas empleadas en la reparación o refuerzo de estructuras de hormigón armado, son:

o Los recrecidos basados en hormigón de cemento portland o de hormigones modificados con polímeros.

o La utilización de estructuras metálicas adicionales formadas por perfiles laminados, tanto en vigas como en pilares.

o El pretensado parcial o total de elementos. o La utilización de bandas de acero o de fibra de carbono-epoxi, encoladas

con una resina epoxídica.

Cualquiera de estas técnicas requiere un estudio previo de la calidad y compatibilidad química y física del soporte y del material de reparación a utilizar. El estudio de las acciones-efecto que pueden producirse en el elemento estructural, o en un conjunto de ellos concurriendo en un nudo, después de la intervención es fundamental para no introducir tensiones indeseables.

La experiencia indica que muchos pilares, muros o forjados reparados o reforzados poseen una rigidez muy superior a la primitiva, es decir, a la del proyecto original; esto obliga a tener que considerar como se redistribuyen los efectos provocados por las acciones sobre los elementos concurrentes o próximos a los intervenidos. El aumento de la rigidez de los elementos influye también en el periodo propio de vibración de la estructura.

No hay que pensar que este efecto se produce únicamente por cambio de las dimensiones de las secciones sino que también puede estar provocado por las diferentes características de los materiales que forman el nuevo elemento reparado o reforzado. Así es frecuente que esta redistribución de acciones-efecto sea consecuencia del diferente modulo de elasticidad o fluencia del hormigón nuevo que encamisa un pilar o un muro existente. En ambos casos se produce una deformación diferencial que habrá que tener en consideración.

Como consecuencia de esta redistribución puede darse el caso de que haya que reforzar algunos elementos que estaban en buen estado y simplemente por el hecho de estar próximos a los que ha habido que reparar o reforzar. Esto es particularmente importante cuando se rigidizan algunos pórticos con cruces de San Andrés o mediante el relleno con fábrica de ladrillo o con bloques de hormigón.

A veces estas consideraciones se hacen sólo para cargas actuando verticalmente, subestimando o no prestando atención a como se produce la redistribución cuando las cargas actúan horizontalmente, pudiendo darse el caso que para este tipo de actuación se llegue a valores más críticos en el estado tensional de la estructura.

El conocer como se realiza la transmisión de esfuerzos entre el elemento reforzado y el refuerzo al entrar ambos en carga es totalmente fundamental. Las limitaciones de uso por utilización de locales o falta de espacio pueden hacer desechar técnicas que funcionarían muy bien si no existiesen estas limitaciones. Un aspecto muy a tener en cuenta es el

factor estético; a veces se realizan reparaciones que no sólo no pasan desapercibidas sino que afean enormemente la construcción.

Por supuesto que, a todos los factores indicados anteriormente hay que sumar uno fundamental que es el coste de la reparación y el tiempo de ejecución de la misma.

En la actualidad las técnicas de reparación y especialmente los materiales a utilizar han experimentado un avance extraordinario. Hoy es posible realcalinizar por difusión un hormigón carbonatado o, extraer electroquímicamente de un hormigón los iones cloro que pueden provocar la corrosión de las armaduras o, hacer un control catódico de una zona armada o, emplear bandas de fibras de carbono unidas al hormigón con un sistema epoxi para aumentar su capacidad resistente a flexión.

Sería una tarea interminable entrar en la descripción en detalle de cada método de reparación o de refuerzo y de los materiales más idóneos a emplear dado que la casuística es muy variada.

Sólo resta por indicar que las reparaciones y refuerzos son, en muchas ocasiones, intervenciones muy delicadas en las que la preparación técnica del director de obra y su vigilancia constante son totalmente imprescindibles a fin de no tener sorpresas desagradables o de no tener que volver a reparar la ya reparado.

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Dr. Ing. MANUEL FERNÁNDEZ CÁNOVAS

E. T. S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

Universidad Politécnica de Madrid