FALLAS EN PUENTES DE CONCRETO

FALLAS EN PUENTES DE CONCRETODANIEL RODRIGUEZEDUARDO SANDOVALKIMBERLY ORELLANAPAMELA RIVERA

FALLO EN LOSALos tipos de dao que pueden presentarse en las juntas de dilatacin son:Obstruccin en Junta de Dilatacin Deterioro Junta de Dilatacin

Descripcin Del DaoConsiste en la presencia de obstculos o basuras (slidas) en las juntas de dilatacin, que no permiten su adecuado funcionamiento, es decir que afecta los movimientos horizontales y verticales que deben soportar. Tambin puede producir el deterioro del sello, lo que permite el paso del agua a travs de la junta, afectando la durabilidad de los apoyos, estribos y pilas del puente.Posibles Causas Del DeterioroDeficiencias en el diseo de la junta acompaado con una falta de sello.Permite que haya acumulacin de obstculos que con el tiempo no contribuyen al adecuado funcionamiento de la misma Obstruccin, rotura o ausencia de sello: No permite cumplir con su funcin impermeable y adems puede impedir el movimiento del dispositivo de junta Falta de mantenimiento rutinario.

Intervencin Recomendada

Descripcin Del DaoSon los daos de la junta que limitan de la capacidad de absorber los movimientos relativos (deformaciones verticales, horizontales, contraccin, asentamientos, etc.) entre las dos partes en el puente, producidas por cargas actuantes. Estos movimientos se generan entre: El terrapln de acceso y el tablero del puente (Juntas externas en zona de estribos)Las partes del tablero (Juntas intermedias en zona de pilas)Posibles Causas Del DeterioroAsentamientos en los terraplenes de acceso que producen un desnivel con el tablero de la superestructura del puente, lo cual genera un aumento del impacto vehicular, para cuyo efecto no est preparado estructuralmente dicho componente.Deficiencias en su diseo estructural, que implica que dicho componente no tenga la capacidad de absorber las deformaciones verticales y horizontales entre la zona de acceso y el tablero del puente. Esto sucede cuando el tipo de junta seleccionado no es el adecuado, lo cual depende del tipo de puente, su tipologa y longitud.Juntas que no estn adecuadamente ancladas a los componentes del puente (funcionamiento no solidario), tales como los diafragmas del estribo, la losa, etc

FALLAS EN PILAS Inestabilidad estructural de la pila, producida por el asentamiento o la socavacin, que se identifica por irregularidades en la nivelacin longitudinal del tablero de la superestructura.Tambin por la formacin de remolinos en el cauce cerca de la cimentacin de las pilas, lo que representa una socavacin en proceso.

Posibles causasDeformaciones o rotaciones de las pilas producto del asentamiento de su cimentacin, para lo cual este componente no est preparado estructuralmente. Este tipo de asentamientos se evidencia por las deformaciones longitudinales en las barandas.Movimientos y desplomes generados por la socavacin lateral del cauce sobre las cimentaciones de las pilas

Falla en vigas de puentes

Grietas en una direccin Las grietas de flexin son perpendiculares al refuerzo longitudinal y comienzan en la zona de mxima tensin. En la mitad del tramo de las vigas de concreto, las grietas de flexin se pueden encontrar algunas veces en la parte inferior de los miembros. Las grietas debido al esfuerzo cortante son grietas diagonales que usualmente ocurren en el alma de la viga. Estas grietas estructurales son usualmente grietas en una direccin.

Grietas en dos direcciones

Casi no se observan grietas en dos direcciones en la viga de concreto. Cuando se observan grietas en dos direcciones, se deber de investigar la reaccin de dixido de silicio alcalino de los agregados.

Causas de grietas

Las causas que originan las grietas en puentes son:

Incremento de cargas. Materiales de mala calidad. Inestabilidad elstica (Pandeo) Hormign mal vibrado y mal curado. Hormigonado durante temperaturas ambiente extremas. Deslizamiento del terreno. Fallos en las cimentaciones. Temperaturas extremas. Enraizamiento de rboles y arbustos.

Reparacin de Grietas en puentes

Se comienza efectuando una limpieza por soplado. Seguidamente se realiza el sellado con mortero epoxi. Se practican orificios para inyectar luego una lechada de cemento comenzando por las boquillas situadas en la parte inferior; se inyecta hasta que rebosa el material por la boquilla superior. Luego se cierran los inyectores. En caso de grandes aberturas de efecta el grapado de sillares con grapas de acero inoxidable o de Corrugado|acero corrugado en forma de U provistos de alguna proteccin para evitar su oxidacin. Los mismos deben tener una profundidad de anclaje de 15 cm. Finalmente se anclan al material mediante un mortero de resina epoxi con una carga pequea de rido fino.

Descascaramiento

El descascaramiento es la delaminacin local o desprendimiento de una superficie terminada de concreto (hormign) endurecido como resultado de su exposicin a ciclos de congelacin y deshielo. Generalmente comienza en pequeas zonas aisladas, que despus pueden fusionarse y extenderse a grandes reas. El descascaramiento ligero no expone el agregado grueso.

Nidos de piedra y cavidades

A la cavidad se le puede inyectar con concreto fluido cuyo tamao mximo del agregado grueso no exceda la quinta parte del espesor de la cavidad y cuya fluidez y consistencia pueda garantizar su colocacin sin que se presente segregacin.

Acero de refuerzo expuesto

Las estructuras metlicas de los puentes pueden sufrir los efectos de la oxidacin originados en: Accin erosiva contina por fenmenos climticos. Deformaciones por impactos o por el ataque de xido. Ausencia de proteccin sobre las superficies metlicas.

Eliminacin del xidoPara eliminar el xido presente en las estructuras (causante de la corrosin), deben realizarse las siguientes acciones: Se inician las tareas montando los andamios y plataformas que se requieran para limpiar de xido con chorro de arena y luego aplicarles la proteccin en las superficies. Se realiza la limpieza con chorro de arena sobre toda la superficie. Ya libre del xido y de restos de arena, se procede a la aplicacin de las capas de proteccin: Se aplica una capa de imprimacin epoxi enriquecida con zinc, de espesor 60 micras aproximadamente. Se aplica otra capa de pintura epoxi, de espesor 125 micras. Finalmente se le da una mano de esmalte al poliuretano, Luego se efecta el desmontaje de plataformas y andamios.

Causas de fallos en los cimientos

Estos fallos estructurales pueden originarse en la interaccin entre el terreno y la estructura; el terreno recibe las cargas trasmitidas y se deforma bajo esta presin. Sabemos que el terreno no es una masa homognea de tierra, como otros materiales construidos por el hombre; el terreno es heterogneo, es decir, que posee distintos componentes que lo integran (ridos, arcillas, tierra vegetal, residuos orgnicos o inorgnicos, restos de construcciones o antiguas cimentaciones, agua, etc.) , por esta razn en muchos casos es difcil evitar que se produzcan asientos diferenciales entre diferentes elementos de apoyo, pues el material que subyace bajo estos cimientos puede comportarse en forma distinta.

Tanto la resistencia como la deformabilidad del terreno no son constantes y pueden ser afectadas entre otras, por causas como: Modificaciones en el contenido de humedad. Lavado de ridos. Disoluciones. Actividades de la construccin en rea prxima.

Entre los diversos factores que generan fallos, encontramos tres grupos: 1. Cimientos: Deterioro de los materiales 2. Cimientos: Mal comportamiento 3. Accin de las Cargas: Incremento o variaciones no contempladas por proyecto

A continuacin, sealaremos las causas ms frecuentes de fallos de acuerdo al Tipo de Cimentacin:

Cimentacin Superficial

En las cimentaciones superficiales pueden ocasionarse fallos por alguna o la combinacin de las siguientes causas: Socavacin y arrastre de finos. Cimentacin apoyada sobre rellenos mal compactados o flojos. Existencia de arcillas expansivas o suelos colapsables. Existencia de zanjas rellenas mal compactadas. Hundimiento de oquedades o cavernas no detectadas en etapa de estudio inicial. Cimentaciones en laderas, donde pueden producirse fenmenos de reptacin o deslizamientos provocados por la excavacin. Heterogeneidad de la cimentacin o del terreno, que provoca asientos diferenciales entre apoyos.

Desplazamientos verticales

Los desplazamientos verticales que pueden darse por el incremento en los esfuerzos efectivos y por cambio en el contenido de humedad del suelo.

Asentamiento por incremento de esfuerzosEs el desplazamiento vertical de la cimentacin.Asentamiento por cambio en el contenido de humedadEs la deformacin unitaria originada por el cambio en el contenido de humedad. Puede medirse en un ensaye de expansin del doble odmetro para suelos expansivos; o bien en un ensaye de colapso del doble odmetro para suelos colpsales.

Desplazamiento verticales diferenciales Es el desplazamiento vertical de la zapata. Se debe revisar que los desplazamientos verticales diferenciales no produzcan daos en la superestructura.

Capacidad de carga

En este punto se revisa que el subsuelo de cimentacin no falle por resistencia al esfuerzo cortante. La capacidad de carga ltima se define como el esfuerzo que se aplica a un suelo, mediante una cimentacin, para producir una falla en el subsuelo por resistencia al esfuerzo cortante. Para asegurar que este mecanismo de fallas no se presente se trabaja con el siguiente factor de seguridad.

Volteo de la cimentacin Los momentos producidos en la estructura son las fuerzas que tienden a producir el volteo.

Levantamiento de la cimentacin En estructuras livianas sometidas a fuerzas verticales ascendentes como las debidas a vientos fuertes, debe revisarse que la cimentacin no se levante, ya que las fuerzas que tienden a levantar la cimentacin.

Cimentacin Profunda

En las cimentaciones profundas pueden ocasionarse fallos por: Rozamiento negativo. Los empujes laterales sobre pilotes pueden provocar esfuerzos de flexin no calculados en el dimensionamiento.

Cimentaciones compensadas con pilotes de friccinLa excavacin que se efecta en la masa de suelo compensa totalmente el peso del edifico, sin embargo tambin se agregan pilotes, lo que tiene por objeto reducir el esfuerzo de contacto de la losa de fondo con la masa de suelo y con esto que la cimentacin est en mejores condiciones de soportar el momento de volteo inducido durante un sismo.

Cimentacin a base de pilotes de punta En este tipo de cimentacin, las cargas se transfieren a travs de pilotes, que trabajan por punta, a un estrato resistente.

Pilas de cimentacin Las pilas de cimentacin son elementos de concreto armado de ms de 0.80 m de dimetro que se cuelan en el lugar. Los mecanismos de falla que se presentan en una cimentacin a base de pilas de cimentacin son los mismos que los correspondientes a las cimentaciones a base de pilotes de punta.IntervencionesEn el caso de las cimentaciones superficiales existen tres tipos bsicos de actuacin: refuerzo, ampliacin y sustitucin.Refuerzo: Utilizada cuando el rea de apoyo es suficiente pero la cimentacin es insuficiente.Ampliacin: Cuando la cimentacin es adecuada y se conserva bien pero no tiene suficiente rea de apoyo.Sustitucin: Cuando ni el refuerzo ni la ampliacin son viables por excesivo deterioro o complicaciones de realizacin.

Refuerzo

Refuerzo mediante inyeccin.El refuerzo de una cimentacin por inyeccin consiste en rellenar con mortero de cemento los huecos en el macizo de la cimentacin. Al fraguar el mortero, el macizo de cimentacin adquiere cohesin ganando resistencia suficiente para seguir cumpliendo su funcin.

Refuerzo mediante introduccin de armaduras.Este tipo de refuerzo consiste, en introducir armaduras adicionales taladrando el cimiento lateralmente. Posteriormente se tensan las armaduras y se inyectan con resinas produciendo un post-tensado de la zapata. Esta es una operacin delicada y ya que los taladros deben tener gran precisin de ejecucin.

Sustitucin

Sustitucin de zapatas corridas o continuas.Este mtodo consiste en la construccin de una nueva cimentacin que sustituya a la anterior, conservando o no la cimentacin existente y sin contar con su colaboracin estructural.

Sustitucin de zapatas aisladas.La sustitucin de zapatas aisladas consiste en la demolicin completa de la zapata existente antes de la ejecucin de la nueva. Esto hace que sea mucho ms comprometida que la de una zapata corrida, que se puede realizar a partes parciales.

AmpliacinAmpliacin por debajo de la cimentacin.Esta operacin consiste en construir una zapata debajo de la existente para soportar la carga que realmente acta o que se prev que va a actuar.

Fallas En EstribosLos tipos de dao que pueden ocasionar fallas en los estribos son: Asentamiento o socavacin de estribo.Deterioro del estribo

Asentamiento O Socavacin De EstriboInestabilidad estructural del estribo producido por asentamiento y/o socavacin, que pone en riesgo la estabilidad de la superestructura, las aletas y el terrapln de acceso del puente. Asentamiento O Socavacin De EstriboCuando es un dao por asentamiento, este se manifiesta por la rotacin de la estructura del estribo, separacin entre el estribo y la aleta, grietas en los estribos, grietas en las aletas, etc. Asentamiento O Socavacin De EstriboCuando es un dao por socavacin, este se manifiesta por la prdida de soporte de la cimentacin de los estribos, observndose por ejemplo: pilotes descubiertos, huecos o vacos por debajo en las zarpas de la zapata de cimentacin, etc.

Causas:Deformaciones o rotaciones de los estribos producto de los asentamientos de su cimentacin, para lo cual este componente no estn preparados estructuralmente.

Movimientos y desplomes generados por la socavacin lateral del cauce sobre las cimentaciones de los estribos.

Grietas por asentamiento o falta de capacidad en estribo

Deterioro De EstribosDeterioro y falta de capacidad de carga de los estribos, los cuales son los elementos responsables de soportar las cargas de la superestructura y los empujes del terrapln de acceso. Esto se manifiesta por medio de grietas o fisuras estructurales. Adems por problemas de durabilidad.Causas:Deficiencia estructural producto de un inadecuado diseo, donde el componente no est en capacidad de soportar los empujes de tierra horizontal provenientes del terrapln de acceso, ni las cargas verticales provenientes de la superestructura del puente.

Procesos de construccin deficientes

Causas:Deficiencias en la durabilidad del concreto, producida por carbonatacin o baja de pH. Tambin su deterioro se puede deber a un alto contenido de sulfatos y cloruros en puentes construidos en zonas de ambientes agresivos (Zonas costeras especialmente). Esto se refleja a travs de grietas no estructurales o cambios de color cerca donde hayan indicios de humedad.

Causas:Falla por aplastamiento del concreto del estribo en la zona de apoyos, por la falta de capacidad de soportar este tipo de cargas.

Deterioro del concreto de los estribos por infiltracin proveniente de las juntas de dilatacin (sin sello y permeable), lo cual afecta su durabilidad.

Acumulacin de maleza o basura que afecta a mediano plazo la durabilidad el material de este componenteGrietas por problemas de capacidad de carga

Deterioro del estribo por infiltracin

APOYOS ELASTOMERICOS

PERMITEN:

Los desplazamientos simultneos en dos direcciones distintas.

Giros simultneos en tres ejes diferentes.

Absorcin de cargas verticales.

Absorcin de cargas horizontales de corta duracin.TIPOS DE FALLAS Despegue de las uniones entre el metal y la gomaMala calidad del material Proceso de vulcanizado defectuoso.

Desplazamiento del apoyo de la posicin original y deformacin vertical y horizontal mayor de la esperada. Mal diseo de los apoyos.

Corrosin de las partes metlicas de los apoyos.Gran humedad en la coronacin de las pilas y de los estribos

Degradaciones del material elastometrico que rellena la capsulaEntrada de agentes contaminantes debido a fallos en el sistema de estanqueidad del apoyo.

Fallo en el anillo de estanqueidad o sellado del neopreno dentro de la capsula de acero. Causa: Rebabas visibles de elastometo en el exterior de la capsula.

Roturas y defectos Por perdidas y aflojamientos en los sistemas de anclaje al tablero y a la subestructura.