INVESTIGACION Y DIAGNOSTICO DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO

Cuando se solicita la realizacin de un informe o investigacin acerca de la salud de una estructura de hormign armado es porque est en peligro la seguridad respecto a la capacidad de carga, o porque las expectativas de durabilidad en servicio han decrecido. Las circunstancias que suelen motivar la peticin de un diagnstico acerca de una estructura suelen ser las siguientes: Sospecha de una insuficiencia estructural al detectar sntomas o lesiones (fisuras, flechas, etc.) Degradacin por falta de proteccin contra las condiciones del entorno (fisuracin, corrosin, etc.) Dudas, respecto al estado actual de la estructura, al haber estado sometida a unas condiciones lmite (incendios. sismos, explosiones, etc.). Previsin de un incremento de las cargas actuales a causa de la realizacin de unas reformas y a un cambio de uso.Las tres etapas fundamentales de todo proceso de investigacin de una estructura son: 1. Estudios previos o Diagnostico.- Estudio para el conocimiento de la estructura, recogiendo la informacin necesaria, mediante ensayos de informacin complementaria, para determinar el estado con relacin a la seguridad y a las expectativas de durabilidad. 2. Informe preliminar.- Consiste en un primer reconocimiento general del edificio y permite establecer una primera valoracin y la necesidad de una diagnosis de la estructura3. Diagnstico o dictamen final. El informe definitivo que en base a lo estudiado en las etapas anteriores permite determinar cules son los motivos de la enfermedad de la estructura y de qu manera hay que intervenir en ella para solucionar el problema: reparacin, refuerzo o sustitucin.

Estudios previos o DiagnosisEsta fase consiste en una recogida de informacin en todos los campos que se considere necesario para llegar a un conocimiento profundo de la estructura con relacin a la seguridad y a las expectativas de durabilidad. OBJETIVO: El objetivo fundamental del estudio previo es la de obtener el conocimiento de la estructura para determinar las causas de las lesiones (si las hay) y definir las intervenciones a realizar. Dicho objetivo se divide en: Localizacin de las zonas en mal estado y que exigen una reparacin. Obtencin de una imagen completa de la geometra de la estructura. Conocer las caractersticas del hormign y el acero. Conocer las solicitaciones a que estn sometidos los distintos componentes. Determinar los elementos y las zonas que deben ser objeto de estudio profundo, con pruebas in situ y/o en laboratorio. Conocer todos los parmetros necesarios para comprobar la seguridad estructural y la durabilidad.

ACCIONESLas acciones que se han de realizar para alcanzar los objetivos antes mencionados las podemos dividir en cuatro grupos: 1. Inspeccin detallada y anlisis estructural. Inspeccin, toma de datos y representacin del sistema estructural, detalles constructivos, sntomas, lesiones y ataques qumicos. Estimacin de las cargas. 2. Toma de muestras y pruebas de laboratorio. Diseo y realizacin de una campaa de ensayos. Cuantificacin de los parmetros mecnicos, qumicos y tensionales de los materiales.3. Comprobacin la seguridad. Clculo de los coeficientes de seguridad.4. Valoracin de la durabilidad. Determinacin de las expectativas de durabilidad mediante la valoracin de los procesos de degradacin.HERRAMIENTAS Para la realizacin del estudio previo podemos auxiliarnos de multitud de herramientas y de los ensayos de informacin complementaria. Dichos ensayos los podemos clasificar en: 1. Ensayos destructivos. Extraccin de probetas testigo de hormign. Toma de muestras de armaduras. Profundidad de carbonatacin. Otros ensayos destructivos.

2. Ensayos no destructivos. Estudio escleromtrico. Determinacin de la fisuracin por ultrasonidos. Corrosmetro. Otros ensayos no destructivos.3. Ensayos de laboratorio. Presencia de cloruros y sulfatos. Perdida de seccin (grado de corrosin). 4. Pruebas de servicio. Prueba de carga

EJEMPLO DE INFORMACION A RECOGER:La primera columna muestra la informacin a recoger para dar respuesta a la seguridad actual de la estructura, mientras que la segunda columna para la durabilidad en el tiempo.1. Caractersticas constructivas 2. Caractersticas estructurales3. Prestaciones mecnicas4. Anlisis de lesiones5. Clculo (aplicacin de la norma vigente)6. Determinacin del coeficiente de seguridad7. Resultados:

1. Caractersticas estructurales2. Caractersticas de los materiales3. Agentes agresivos4. Anlisis de lesiones5. Interpretacin de resultados6. Valoracin de la durabilidad

Informe de DiagnosticoEsta primera fase del proceso consiste en un reconocimiento inicial del edificio y especialmente de sus componentes estructurales de hormign para identificar sus caractersticas fundamentales y detectar la presencia de sntomas o lesiones. Se realizara mediante la inspeccin visual de la estructura y con la recogida de la informacin genrica imprescindible para conocer el estado de la misma.

OBJETIVOS: Los dos objetivos fundamentales de esta etapa son: 1. Hacer una primera valoracin de la situacin en la que se encuentra la estructura. 2. Decidir la necesidad de acceder a la segunda etapa del diagnstico. El caso de que no debamos seguir al proceso de diagnstico puede venir por dos razones contrapuestas: por el buen estado de la estructura que simplemente requiere de pequeos trabajos puntuales, o por el psimo estado que no merece malgastar esfuerzo y dinero pues resulta irrecuperable.ACCIONES:Las principales acciones a llevar a cabo se resumen en: Identificacin del tipo del edificio y del papel de la estructura de hormign a analizar. Bsqueda de defectos en los elementos estructurales: Deformaciones excesivas en elementos horizontales. Fisuraciones o grietas, tanto estructurales como los no estructurales que hayan podido ser producidos por fallos estructurales. Cambios de aspecto superficial del hormign. Anlisis de otros aspectos que puedan afectar al hormign (trmicos, de uso, higrotrmicos, etc.) Anlisis estructural con un esquema de distribucin y descenso de cargas. Determinacin cualitativa de los materiales. Localizacin de sntomas y lesiones.HERRAMIENTASLas herramientas a emplear son muy bsicas: Documentacin diversa: planos de la estructura, proyecto de reparaciones si ha sufrido. Croquis del sistema estructural y detalles. Otros: linterna, maceta, cincel, bolsas etiquetadas, cmara fotogrfica, cinta mtrica, etc.

EJEMPLO DE INFORME PRELIMINARLa estructura bsica de un informe preliminar puede ser la siguiente: 1. Antecedentes: 2. Informacin disponible: 3. Resultado de la Inspeccin: 4. Anlisis del problema: 5. Conclusiones: 6. Plan de actuacin

Tipos de ataques al concretoAGENTES FSICOS

El hormign armado puede estar sometido a diferentes acciones de tipo fsico que pueden llegar a provocar una disgregacin o prdida de integridad. Las diferentes acciones fsicas son dos: Erosin, ya sea por abrasin por el paso continuo de vehculos o personas sobre una superficie; o por cavitacin que se produce por el paso del agua a gran velocidad como sucede en obras hidrulicas. Accin del hielo y deshielo, que suelen sufrir hormigones situados en el exterior o que se encuentran por encima y por debajo de los cero grados. SISTEMAS DE REPARACION Reparacin del hormign daado por las heladas. En la reparacin del hormign daado por los ciclos de hielo-deshielo se debe tener en cuenta la edad del hormign, ya que segn sea esta se tomaran unas medidas u otras: Edad temprana (formacin de las resistencias). La helada aparece cuando el hormign comienza a endurecer y no ha desarrollado la resistencia suficiente para soportar las presiones generadas por la expansin del agua al helarse Edad adulta (resistencias altas). Al sufrir los ciclos de hielo-deshielo el hormign empieza a deteriorarse superficialmente y de forma progresiva, quedando erosionado en una profundidad que depender del nmero de ciclos, su resistencia a compresin y su permeabilidad. La reparacin de un hormign en este estado se divide en:

1. Limpieza y saneado del hormign. Eliminar la capa superficial debilitada y las partculas sueltas. 2. Sustitucin del hormign daado. Se restaurar la zona daada con una capa de mortero u hormign muy compacto logrado a base de una relacin A/C muy baja y el uso de aditivos fluidificantes. El mortero empleado para la reparacin no ser muy diferente del existente para evitar posibles retracciones en la zona de contacto de ambos hormigones. En ocasiones se puede recurrir a adhesivos epoxdicos para la colocacin de la capa de mortero reparador. Finalmente esta capa se compactar y curar cuidadosamente.

Reparacin del hormign daado por la cavitacin. Los daos que produce el paso del agua a gran velocidad son muy intensos y voluminosos pudiendo afectar a hormigones de muy buena calidad e incluso al acero. De las diferentes tcnicas de reparacin que hay, no existe una que pueda garantizar el xito rotundo pero una de las ms empleadas es la siguiente: 1. Preparacin del soporte. Eliminacin del hormign daado con chorro de agua o arena, y creacin de un cajeado para rellenar con el material de reparacin. 2. Realizacin de anclajes. Se realizan unos taladros de profundidad adecuada por medio de un mortero epoxi. En su interior se colocaran barras corrugadas de acero terminadas en gancho u horquillas que servirn de conexin con el hormign de reparacin a colocar.

Tipos de ataques al concretoAGENTES QUIMICOSDESCRIPCION: Los daos causados por las acciones qumicas se pueden dividir en los siguientes tipos: Ataque por cidos que reaccionan con el cemento endurecido. Ataque por sulfatos que reaccionan con los aluminatos del hormign. Reaccin lcali-slice de los ridos reactivos. Los hormigones que vayan a estar expuestos en ambientes agresivos y con riesgo evidente de ataque qumico deben realizarse con cementos adecuados, deben compactarse cuidadosamente, y sobre todo, se debe eliminar la presencia de agua en contacto con estos hormigones por medio de barreras, drenes y diseos estructurales que alejen y eviten el contacto del agua. SISTEMAS DE REPARACIONUna vez determinada la causa del ataque, evaluada la magnitud de los daos y de que forma se ha visto afectada la capacidad resistente de elemento se debe llevar a cabo la reparacin: 1. Preparacin previa del soporte. Como toda operacin de reparacin se eliminar y limpiar la superficie del hormign daada, retirando todo aquello que pueda perjudicar la adherencia entre el hormign existente y el hormign de reparacin. 2. Colocacin del hormign de reparacin. Se aplicar sobre el soporte de hormign, ya saneado, una capa de mortero de reparacin. Se emplean morteros tradicionales aunque en ocasiones se puede modificar por medio de resinas. Para mejorar la adhesin entre los hormigones es comn el empleo de resinas epoxi. 3. Proteccin superficial. La operacin finalizar con una capa de pintura de proteccin impermeable que impida el acceso de humedad al elemento reparado. Este tipo de reparacin explicada es de carcter general, existirn otras situaciones en las que no se podr aplicar como en las que los agentes qumicos impregnan totalmente el hormign y resulta prcticamente imposible cortar el acceso de la humedad; o situaciones en las que resulte ms econmico el empleo de otros materiales de reparacin, o incluso la demolicin.

PATOLOGIAS Y SOLUCIONES EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO:En una estructura de concreto se pueden encontrar las siguientes patologas:Carbonatacin. Con el tiempo, el CO2 de la atmsfera pasa a travs de los poros del hormign, se combina con los compuestos qumicos de ste, principalmente con el hidrxido Clcico, y llega a formar carbonatos clcicos, siguiendo la conocida reaccin de adormecimiento de cal area. Solucin:Se repicar el hormign daado por medios mecnicos o manuales hasta la zona de la armadura. Si la patologa est muy avanzada se tendr que plantear algn sistema de refuerzo.

Hormiguero Exposicin del agregado grueso y vacos irregulares en las superficies del concreto. Solucin:La solucin planteada se enfoca en prevenir la prdida del concreto, como el momento del vaciado, el colocarlo desde una distancia corta y compactar cada capa para garantizar un bien vibrado.

Piritas.La utilizacin de ridos contaminados con piritas para la confeccin de hormigones, provoca una patologa en los elementos de hormign realizados in situ, consistente en la total desintegracin de los elementos que se encuentran en contacto con el exterior. Solucin: Proteccin del hormign visto mediante un tratamiento a base de morteros con resinas u otros que impidan el contacto con el aire de la cara externa del hormignBurbujaPequea cavidad o poro creado a partir de la acumulacin de burbujas de aire y agua atrapadas en la cara de la formaleta. Solucin: Controlar las dosificaciones y promover las prcticas de compactacin adecuadas, incluyendo el revibrado en la capa superior del cemento para sacar el aire.

MATERIALES DE PROTECCION SUPERFICIALLos productos que se pueden emplear para la proteccin superficial del hormign se pueden clasificar en: Pinturas y sellantes. Hidrfugos. Obturadores de poros. Revestimientos de gran espesor. Mientras que los requisitos que deben cumplir dichos materiales los podemos resumir en: Profundidad de penetracin: cuanto ms penetre el material en el hormign ms lo proteger. Absorcin de agua: el revestimiento debe impedir la entrada de agua al hormign. Permeabilidad al vapor de agua: cuando el hormign posea humedad interna el material protector debe permitir que el hormign respire a fin de que expulse el vapor de agua existente en l e impida la creacin de tensiones bajo la superficie del material aplicado. Penetracin de iones cloro: Deben prevenir la entrada de iones cloro al interior del hormign a fin de evitar la corrosin de armaduras. No todos los materiales cumplen al mximo con todos estos requisitos, existiendo unos buenos en unas facetas pero malos en otras. El material idneo es el que posea mayor grado posible las caractersticas anteriormente mencionadas.METODOS DE APLICACIN DE LOS SISTEMAS DE PROTECCION: La aplicacin del producto es tan importante como la preparacin de la superficie y la seleccin correcta de dicho producto. El objetivo bsico de la aplicacin es lograr la mayor homogeneidad posible, y los mejores sistemas para alcanzarlo son: Pulverizacin. Aplicacin a brocha. Aplicacin con rodillo.

MATERIALES DE REPARACION: Los productos que se pueden emplear para la reparacin y el refuerzo del hormign se pueden clasificar en tres grandes grupos: De base inorgnica. Son los que estn compuestos de cemento, pudiendo dividirse en dos grandes grupos: los tradicionales que se basan en el empleo del cemento Portland. y los no tradicionales que pueden emplear cemento Portland, aluminoso, mezclas de ambos, etc. Morteros y hormigones proyectadosEl hormign y mortero proyectado es un mate DESCRIPCION: rial formado por una mezcla de cemento, agua, rido de tamao reducido, y si lo precisa adiciones, aditivos o fibras. La caracterstica bsica de este material es que en su aplicacin se lanza a presin a travs de una boquilla sobre la superficie soporte. Segn sea el momento en el que se le aade el agua a la mezcla se distinguen: Va seca: el cemento y el rido se mezclan en una amasadora en seco, y esta mezcla se introduce en la mquina de proyectar por medio de aire comprimido a lo largo de una manguera flexible. En la boca de esta manguera se incorpora el agua, la entrada de agua la regula el operario, a travs de un anillo difusor. Si emplean aditivos se aaden en la amasadora en seco, o en estado lquido junto al agua en la boquilla. Mientras que si se emplean fibras se aaden en la amasadora Va hmeda: el agua ya va incorporada al resto de componentes cuando se hace la mezcla en la amasadora, saliendo por la boquilla despus de recorrer la manguera mediante aire comprimido. De los dos sistemas, el de va seca es el ms empleado porque el equipo es ms manejable y de menor costo.

De base orgnica. Estn basados en resinas o polmeros como las epoxdicas, polister, poliuretanos, etc. Se pueden presentar en muy diversas formas: morteros, masillas, etc.Base orgnica (Resinas)CARACTERISTICAS: Tiempo abierto de aplicacin: tiempo durante el que la formulacin est mordiente despus de haberla aplicado. En general ser mucho mayor que el pot life. Tiempo de curado: tiempo transcurrido desde que se aplica la formulacin hasta que endurece totalmente. Depende de la reactividad de la formulacin y de la temperatura ambiente, de forma que a temperaturas bajas mayor ser el tiempo de curadoAPLICACIONES: Inyeccin de fisuras en el hormign. Unin de hormign nuevo con hormign existente en reparacin de elementos estructurales. Unin de bandas metlicas de acero a hormign existente en refuerzo de vigas y losas. Morteros epoxi para relleno de grietas y coqueras, trabajo de parcheos y suelos industriales. Hormigones epoxi para relleno de grandes oquedades. Revestimientos anticorrosivos, sellantes e impermeabilizantes. De base mixta. Son materiales que tienen por base cementos inorgnicos, generalmente Portland, y polmeros, normalmente termoplsticos.

El empleo de polmeros con los morteros acta como: Plastificante, reduciendo el agua de amasado y dando buena trabajabilidad. Mejorando la adherencia entre el mortero de reparacin y el reparado. Mejorando la resistencia al impacto. Reduciendo la permeabilidad a los lquidos y aumentando la resistencia a los agentes qumicos. Creando una pelcula que impida la evaporacin del agua y que contribuye al curado. Las emulsiones de polmeros empleadas como modificadores pueden incluir: Acetato de polivinilo. No debe emplearse en reparaciones en contacto con el ambiente atmosfrico. Cloruro de polivinilo. Se debe evitar puesto que favorece la corrosin de las armaduras. Estireno butadieno, acrlicos y acrlicos modificados. Son los ms empleados en los morteros y hormigones de reparacin; aunque algunos se han mostrado muy sensibles en suelos industriales y ante algunos productos qumicos. Epoxi. Solamente se emplean para modificar algunas propiedades de los morteros y hormigones tradicionales y proyectados.TIPO DE REPARACION: Reparacin de los daos de la corrosin La reparacin de una estructura daada por corrosin de armaduras es una labor lenta y en ocasiones muy compleja; segn la situacin y el acceso del elemento estructural daado y de la gravedad de sus daos. Las principales consecuencias que produce la corrosin son: Aparicin de manchas marrones en el hormign. Prdida de adherencia entre el acero y el hormign. Fisuracin del hormign, provocada por el hinchamiento que tienen las armaduras al corroerse. Desprendimiento, a medio plazo, del recubrimiento de hormign. Prdida de seccin de la armadura. SISTEMAS DE REPARACION: Los sistemas de reparacin de los daos provocados por la corrosin se dividen en las siguientes etapas:1. Saneado. Es la eliminacin de las partes sueltas o mal adheridas hasta conseguir un soporte sano, duro y resistente. El espesor de la capa a eliminar depender de la cantidad de cloruros que posea este, de la porosidad del mismo y del grado de carbonatacin.2. Limpieza. Es la eliminacin del hormign de toda la suciedad y polvo; y del acero todo el xido y sustancias extraas. Se emplear el cepillado, el chorro de arena o el de agua segn convenga.3. Pasivacin. Es la aplicacin sobre la armadura de una capa protectora de epoxi que impida la futura corrosin, a la vez que se mejora la adherencia de las siguientes capas. En el caso de que la corrosin haya disminuido la seccin de acero del orden de un 20% se cortarn los trozos de barra debilitadas y se soldarn o atarn trozos sanos de armadura4. Regeneracin. Consiste en la aplicacin de un mortero que devuelva el recubrimiento y la geometra original del hormign.5. Revestimiento (optativo). Consiste en la aplicacin sobre la superficie de hormign de una fina capa de (2-3 mm) de mortero para igualar, dar impermeabilidad y tapar poros.

BILIOGRAFIAhttp://www.udc.es/dep/dtcon/estructuras/ETSAC/Publicaciones/pub-val/Patologia/trasparencias%20patologia.pdfhttp://repositorio.sibdi.ucr.ac.cr:8080/jspui/bitstream/123456789/936/1/27252.pdfhttp://es.slideshare.net/SergioPap/patologia-del-concreto-causas-de-daos-en-el-concretohttps://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CBsQFjAA&url=http%3A%2F%2Feadic.com%2Fblog%2Fel-post-de-los-seguidores-patologiashormigon%2F&ei=mw5eVdGEEYWlgwSdj4DICg&usg=AFQjCNErHQpU7fvJBdZvHkzgNeis3Q1BYg&sig2=qwCxNzFxDlpVUg77HBdEEQ