Evaluación de una Estructura Afectada por Incendio

TÓPICO 1 – (Patologías de las Construcciones)
Evaluación de una Estructura Afectada por Incendio.
Recomendaciones para la Reparación y Puesta en Valor
Enrique Ferreyra Hirschia, Ariel Vicenteb, Lilian Eperjesic
Laboratorio LEMEIC. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de La Plata. Argentina.
a
e-mail: [email protected]
b
e-mail: [email protected]
c
email: [email protected]
Palabras-clave: Patologías en incendio.
patrimonial. Reparación y puesta en valor.
Verificación estructural.
Intervención
Resumen.
En este trabajo se presenta la metodología de evaluación a la que fue
sometida una estructura afectada por incendio. En primer lugar, se analizó el
informe pericial de incendio a los efectos de sectorizar y direccionar los
estudios en base a la información recabada en el mismo. Luego de sectorizado
el edificio se relevaron las manifestaciones patológicas y los daños de acuerdo
a la intensidad con que se manifestó el siniestro. Se analizaron muestras de los
diferentes sectores para obtener conclusiones comparativas a partir de valores
de propiedades obtenidas de las mismas. Para definir las cargas actuantes se
analizó la arquitectura del edificio y se determinaron la geometría, dimensiones,
tipologías, disposiciones de los elementos estructurales y materiales
componentes. Definidas las cargas actuantes y la resistencia de los materiales
que componen los distintos elementos estructurales se procedió a la
verificación estructural, de donde se desprenden las recomendaciones para la
reparación y puesta en valor.
Introducción
La estructura afectada por el incendio corresponde a un edificio de dos
plantas, materializado por una caja muraria principal, muros divisores, entrepiso
de bovedillas y cubierta de chapa. Se halla ubicada en la ciudad de Azul,
Provincia de Buenos Aires, y forma parte del patrimonio histórico de la ciudad.
Fue construida a principios del siglo pasado y destinada desde su origen a
establecimiento educativo.
De acuerdo al informe pericial, el incendio se inició en un aula ubicada
en la planta superior de la edificación, precisamente en la base del tabique de
madera divisorio de dos aulas. Desde este sector se propagó hacia otros
recintos de la planta superior, manifestando un ritmo gradual conforme a un
periodo de incubación y otro de propagación.
En lo que respecta al periodo de incubación, al material combustible que
se hallaba en la zona de origen (tabique de madera divisorio de dos aulas) le
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fue suministrada una energía de activación, llama o incandescencia, la cual
logró que el material genere llamas que se fueron incrementando en superficie,
comprometiendo a una mayor cantidad de materiales. El calor generado por
este proceso combustible se fue transmitiendo al ambiente hasta ocupar la
parte superior del recinto, afectando la estructura del cielorraso suspendido de
madera, pasando luego al entretecho, con el posterior compromiso de la
estructura de soporte del techo y de su cubierta de chapas metálicas. Una vez
comprometido este recinto, el incendio se trasladó hacia su periferia a través
de los entretechos y los dinteles de las puertas, propagándose a los cielorrasos
de las dependencias adyacentes. A medida que estos cielorrasos generaban
llamas, sus restos fueron cayendo al piso, afectando a los materiales
combustibles que se encontraban en las diversas superficies.
La recuperación de la estructura, siempre y cuando fuese posible y
viable económicamente, se orientó hacia la restauración de las fachadas y la
reconstrucción o reparación de los espacios interiores. A tal efecto se analizó la
estructura y arquitectura del edificio para definir las cargas actuantes. Se
tomaron muestras de diferentes sectores para obtener conclusiones
comparativas a partir de las propiedades de los materiales. Definidas las
cargas actuantes y la resistencia de los materiales que componen los distintos
elementos estructurales se procedió a la verificación estructural de donde se
desprenden las recomendaciones para la recuperación del edificio y el
restablecimiento de las condiciones de servicio previas al siniestro.
Descripción del Edificio
Se trata de un edificio de dos plantas, materializado por una caja muraria
principal, muros divisorios o secundarios, entrepiso de bovedillas y cubierta
liviana.
Los muros perimetrales están materializados por mampostería
tradicional con revestimientos exteriores en símil piedra y aventanamientos
vidriados con carpintería de madera y celosías metálicas. Los muros que dan
hacia el patio poseen un sistema de aventanamiento corrido con carpintería
metálica y dinteles conformados por perfiles metálicos. Los muros que
delimitan lateralmente los salones principales en Planta Baja y Planta Alta
poseen pilastras reforzadas con perfiles metálicos embebidos, las cuales sirven
de apoyo a las vigas reticuladas del entrepiso y a las cabriadas de la cubierta.
Los muros secundarios están constituidos por mampostería tradicional,
presentando carpinterías de madera y dinteles conformados con perfiles
metálicos.
El entrepiso está constituido por losas materializadas por una
disposición de bovedillas planas y abovedadas en pasillos y aulas,
respectivamente. Sobre las bovedillas planas se hallan dispuestos contrapiso,
carpeta y piso, mientras que sobre las abovedadas se ubicaba un piso flotante
conformado por un entablonado de madera.
La cubierta del edificio estaba conformada por techos de chapa
dispuestos sobre tirantería de madera en el sector de aulas y pasillos, y sobre
cabriadas metálicas en el salón principal. Los techos de aulas estaban
dispuestos con pendientes tales que los flujos pluviales escurrían desde los
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muros de fachada hacia un sistema de canaletas internas embutidas. De
manera análoga, la cubierta del salón principal estaba constituida por un techo
de chapa a dos aguas que desagotaba en el sistema de canaletas
mencionado.
Relevamiento de la Geometría
Se relevaron las dimensiones generales de todos los locales del edificio
y se determinaron las disposiciones y tipologías constructivas en lo que se
refiere a estructura y arquitectura. En general, la disposición y dimensiones de
locales relevados se corresponden con buena aproximación con las dadas en
los planos y en la documentación técnica antecedente.
Relevamiento de Elementos Estructurales
Se relevaron tipo, disposición de materiales y dimensiones de las
secciones resistentes de pilastras, dinteles y losas representativos de la
estructura en estudio. A tal efecto se realizaron ventanas de inspección sobre
las que se efectuaron las determinaciones. En particular, se definió el estado y
tipo de los perfiles y, mediante remoción de óxidos en sectores típicos, se
determinaron las secciones remanentes de los mismos. Además, se extrajeron
muestras para realizar análisis metalográficos a los efectos de determinar
posibles alteraciones en el acero, inducidas por efecto de las altas
temperaturas a las cuales podría haber estado expuesto durante el incendio.
Pilastras. En Planta baja, las pilastras que dan apoyo a las vigas reticuladas de
la estructura de entrepiso del salón principal están conformadas por dos
perfiles PNI 120 vinculados entre sí mediante cartelas y enchapados con
mampostería. Una por medio, las pilastras de Planta Baja se prolongan en
Planta Alta para dar apoyo a las cabriadas metálicas reticuladas de cubierta.
Dichas pilastras están conformadas por dos perfiles PNI 100 vinculados entre si
mediante cartelas y enchapados en mampostería, de manera similar a las de
Planta Baja.
Dinteles. Los dinteles de aberturas están materializados por perfiles PNI 80.
Los mismos se disponen en pares o ternas, según el espesor del muro, dando
sustento a la pared superior. En general, la longitud de los perfiles es igual a la
luz de la abertura, puerta o ventana, más 15 cm de apoyo a cada lado. Esta
longitud de apoyo resulta insuficiente para transmitir las solicitaciones de
manera adecuada, habiendo dado origen a fisuras de posición diagonal en
correspondencia con los extremos del dintel.
Losas. En el sector de pasillos las bovedillas están materializadas por perfiles
“doble T”, separados aproximadamente 70 cm, vinculados transversalmente
entre si y por el ala inferior mediante planchuelas espaciadas regularmente.
Sobre estas apoyan ladrillos comunes, conformando el conjunto un entrepiso
de bovedillas planas. Sobre los ladrillos se disponen contrapiso, carpeta y
pavimento de baldosas.
En el sector de aulas, las bovedillas están materializadas por perfiles “doble T”,
separados aproximadamente 72 cm, sobre los cuales apoyan ladrillos comunes
dispuestos en forma de bóveda cilíndrica. Sobre los ladrillos se disponía una
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cámara de aire cerrada superiormente por un entablonado de madera que
apoyaba sobre el ala superior de los perfiles “doble T”, materializando de esta
manera el piso de los locales.
Relevamiento de Manifestaciones Patológicas
Con vistas a la identificación y cuantificación de las manifestaciones
patológicas del edificio se llevó a cabo un relevamiento visual detallado del
deterioro, tomando como base una clasificación predefinida de daños en
función de la magnitud y tipología de los mismos, diferenciando entre
deterioros no asociados al incendio y daños derivados del incendio.
Manifestaciones Patológicas no Asociadas al Incendio
El deterioro derivado de la acción del fuego no se hizo extensivo a
Planta Baja, razón por la cual en la misma se relevaron manifestaciones
patológicas de otra etiología. Los locales se identificaron de acuerdo con la
numeración que figura en los planos de la documentación técnica antecedente.
Se presenta a continuación una breve referencia de las manifestaciones
deletéreas de mayor relevancia.
Fisuras en pilastras. Se observaron fisuras de posición vertical en las pilastras
que dan apoyo a las vigas reticuladas de la estructura de entrepiso del salón
principal. Las mismas tienen su origen en procesos de corrosión metálica de
los perfiles embebidos. El avance de dichos procesos es variable entre las
diferentes pilastras afectadas, donde las manifestaciones deletéreas asociadas
van desde pequeñas fisuras localizadas en la proximidad de la base hasta
desprendimientos de la mampostería de enchapado.
Fisuras en apoyos de dinteles. Se observaron fisuras de posición oblicua en
sectores de asiento de perfiles de dinteles.
Fisuras en muros. En general, los muros de Planta Baja se encuentran sin
manifestaciones patológicas de importancia; se observaron fisuras de ancho
reducido y etiología no definida.
Manifestaciones Patológicas Derivadas del Incendio
El relevamiento de los daños ocasionados por el incendio se centralizó
en la Planta Alta del edificio. Los locales se identificaron de acuerdo con la
numeración que figura en los planos de la documentación técnica antecedente.
En cada local se relevó cada una de las paredes que materializan los recintos.
A continuación se describen brevemente los daños típicos a los que se
les ha asignado un número romano que permite su identificación en la Tabla 1
donde se presentan los resultados del relevamiento.
En las Fotos 1, 2 se puede observar el estado de los muros de
mampostería luego del incendio. En la Foto 3, se aprecia una vista de la que
fuera la estructura de cubierta del edificio.
Desprendimientos de revoque de paramentos interiores de muros (I). La
totalidad de los paramentos interiores de muros presentan desprendimiento de
revoque o en su defecto, revoques deteriorados y faltos de adherencia al
sustrato.
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Deterioro de mezcla de asiento de mamposterías (II). El mortero de asiento de
los mampuestos se encuentra disgregado en la superficie y a simple vista no
se aprecia la profundidad que alcanza el deterioro.
Fisuración y desprendimientos de revoque símil piedra de dinteles, jambas y
antepechos de ventanas (III). El incremento de temperatura generado en la
combustión de la madera de marcos de aberturas, derivado en deformaciones
restringidas por el sustrato, ocasionó fisuras y desprendimientos del revoque
en sectores próximos.
Descalce de perfiles de dinteles (IV). Los dinteles de puertas y ventanas están
materializados por perfiles PNI 80 dispuestos en pares o ternas, según el
espesor del muro. En general, el perfil de posición más próxima al paramento
interior ha experimentado movimientos y, consecuentemente, se ha descalzado
producto de la dilatación del acero originada por los gradientes de temperatura.
Dichos movimientos, al verse impedidos por la mampostería adyacente, dieron
origen a un estado tensional que la fisuró, generándose así el descalce de los
perfiles.
Deterioro de mamposterías sobre dinteles y hasta coronamientos (V). En los
muros divisorios los dinteles están materializados por dos perfiles PNI 80 y
como se mencionó con anterioridad, uno o ambos de estos se han descalzado
dejando de dar apoyo al muro sobre dintel, el cual, en la búsqueda del
equilibrio, ha generado arcos de descarga con el correspondiente movimiento y
deterioro de la mampostería que sustenta.
Deterioro de hiladas superiores en muros (VI). Como ya se mencionó, la
cubierta estaba materializada por techos de chapas apoyadas sobre tirantería
de madera o vigas metálicas reticuladas, con caídas en dirección a sistemas de
canaletas embutidas. Particularmente, en los locales con paramentos hacia el
patio interno, el fondo de canaletas se asentaba sobre la hilada de
coronamiento de los muros, dejando hacia un lateral el techo y hacia el opuesto
las molduras de cornisa del paramento de fachada. Los incrementos de
temperatura originados por el fuego generaron dilataciones en la cubierta que
se transfirieron a las mampostearías de apoyo, provocando fisuras y deterioro
de las hiladas superiores.
Daños en bovedillas (VII). En los locales 32 y 33, que se corresponden con el
foco del incendio, las losas han sufrido importantes daños, presentando
desprendimientos de mampostería de bovedillas e importantes deformaciones
plásticas por flexión en perfiles.
Precisamente, la acción del fuego sobre el acero modifica la respuesta elástica
del mismo y con ello el estado de solicitaciones para las cargas actuantes. De
esta manera, se modifican los valores de propiedades de interés estructural
considerados al momento del diseño de la estructura, originándose, al menos
transitoriamente, una pérdida de su estabilidad. La temperatura a partir de la
cual aparece el fenómeno de fluencia lenta, es decir, deformación a tensión
constante, se estima en 400ºC y se alcanza con facilidad en toda la masa de la
estructura debido a la elevada conductividad térmica del acero. A esto debe
sumarse el efecto negativo de dilataciones restringidas que, al verse impedidas
de desarrollarse, aumentan las tensiones solicitantes. Resumiendo, la
estructura además de perder resistencia mecánica está sometida a tensiones
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mayores y, eventualmente, a solicitaciones compuestas por acción de efectos
de segundo orden.
En los locales 21 a 27 las bovedillas presentan elevados tenores de humedad
con el consecuente desarrollo de floras típicas. Adicionalmente, en su cara
inferior se observaron cuarteos de enlucido y cuadros de fisuración del paquete
estructural y efectos derivados de la obsolescencia de los materiales
involucrados.
Foto1: Muro de mampostería perimetral interno.
Foto 2: Muro de mampostería perimetral externo.
Foto 3: Vista de la estructura de cubierta del edificio.
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Tabla 1: Relevamiento de daños derivados del incendio en Planta Alta.
Ubicación
Local Paramento
A
B
18
C
D
A
B
19
C
D
A
B
21-22
C
D
A
B
23-24
C
D
A
B
25
C
D
A
B
26-27
C
D
A
B
28
C
D
A
B
32-33
C
D
Designación del daño por ítem
I II III IV V VI
Otros
VII
x x x x - Se deberá demoler y rehacer la pared
Inexistente
Se deberá demoler y rehacer la pared
Inexistente
Inexistente
x x - - - x x - - - x
x x x x - x x - - - x
x x - x x x
Se deberá demoler y rehacer la pared
Idem paramento C locales 21-22
x x x x - x
Inexistente
x x - x x x
Inexistente
x x x - - x
Inexistente
x x - x - x
Inexistente
x x x x - x
x x - - - x x - - - x
x x - x x x
- - - - x x
x x - - x x Remover ventanas
x x - - - x x x x - Se deberá demoler y rehacer la pared
x
x x - x x x
x x - - - -
Extracción de Muestras y Ensayos Realizados
En conocimiento de las dimensiones generales del edificio, de las
tipologías estructurales y constructivas, de las manifestaciones patológicas
presentes, de los daños ocasionados por el incendio y el correspondiente
informe pericial, se elaboró un plan de muestreo orientado a la definición de los
alcances del deterioro derivado, fundamentalmente, de la acción del fuego. En
tal sentido, se extrajeron muestras de mampostería de muros, mortero de
asiento, revoque símil piedra, mortero de ornamentación y metal de perfiles.
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Las muestras fueron sometidas a los ensayos y análisis que se presentan a
continuación.
Testigos de mampostería para evaluar resistencia a compresión. Para evaluar
la resistencia a compresión de la mampostería de muros y las posibles
alteraciones que podrían haber sufrido sus propiedades mecánicas como
consecuencia del incendio, se calaron testigos de 20 cm de diámetro sobre
muros exteriores del edificio diferenciando tres sectores: foco de incendio, de
propagación y sin afectación.
Para implementar un ensayo de compresión simple a partir de muestras de
mampostería de muros se conformaron probetas mediante el encabezado de
los testigos con un micro hormigón de alta resistencia. A tal efecto, se
confeccionaron moldes en los cuales, una vez posicionada la muestra de
mampostería, se coló el hormigón de cabezales. Una vez moldeadas las
probetas y curado el hormigón de cabezales se las ensayó a compresión
simple, habiéndose dispuesto las probetas con las hiladas en posición
horizontal, de modo de reproducir el sentido de las cargas actuantes en los
muros.
El ensayo ideado [1], permite generar estados planos de deformaciones en
secciones normales centrales, circunstancia esta que posibilita el cálculo de la
resistencia de manera análoga a como se procede con probetas prismáticas
que, por otro lado, hubiese resultado impracticable su obtención in situ.
Testigos de mampostería para evaluar la pérdida por calcinación en morteros.
A los efectos de evaluar comparativamente la intensidad y alcance en
profundidad de la acción del fuego en diferentes sectores de Planta Alta se
elaboraron perfiles de variación de la pérdida por calcinación de muestras de
mortero de asiento de testigos de 10 cm de diámetro, calados en muros
exteriores y divisorios del edificio, en los sectores definidos como de
propagación, de foco de incendio y sin afectación.
Los perfiles de las nueve muestras evaluadas totalizan cuarenta
determinaciones de pérdida de dióxido de carbono (CO2) proveniente de la
calcinación del carbonato de calcio (CaCO3) en que se hubo transformado el
que fuera en un principio el ligante de las mezclas.
Muestras de mortero de asiento, de revoques y de ornamentación para
tipificación de morteros. Se extrajeron tres muestras por cada tipo de mortero,
diferenciando entre mortero de asiento de los muros de mampostería, revoques
exteriores símil piedra y mortero de ornamentación, a los efectos de evaluar los
materiales constituyentes. Dichas muestras fueron sometidas a ensayos físicos
y químicos asociados con la caracterización de morteros para inferir las
dosificaciones y el tipo de ligante utilizado.
En las mezclas en estudio se determinó el contenido unitario de ligante cálcico,
según Norma ASTM C 1084-97 [2]. Para inferir el tipo de ligante se
determinaron óxidos de interés, tales como óxido de hierro y aluminio,
aplicando la Norma IRAM 1504 [3].
Para definir las propiedades físicas del agregado fino empleado en los
morteros, se atacaron las muestras con ácido clorhídrico para separar el ligante
de los áridos. Sobre estos últimos se realizó un análisis petrográfico y se
determinó su granulometría, módulo de finura y contenidos unitarios.
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Muestras de acero de perfiles. Para evaluar el grado relativo de afectación de
la estructura cristalina del acero de perfiles que forman parte de la estructura
de losas de bovedillas y dinteles, se extrajeron muestras de acero para análisis
metalográficos de los sectores de foco de incendio, de propagación y sin
afectación.
Análisis de los Resultados
Se presentan en este punto los resultados de los ensayos, análisis y
juicios de valor respecto del desempeño de los materiales evaluados en su
estado actual de conservación y la aptitud de los mismos para cumplir con
condiciones aceptables de servicio para el destino previsto.
Resistencia a compresión de testigos de mampostería. Bajo el supuesto de
normalidad de la variable resistencia se realizó el procesamiento estadístico del
discreto muestral. La muestra filtrada arrojó una resistencia media de 49.2
kg/cm2, con dispersión relativa de 25% y valor característico de 25.2 kg/cm2.
De la comparación de los resultados de resistencia a compresión, presentados
en la Tabla 2, surge que los testigos F, G y H, extraídos de los muros
perimetrales del local donde se originó el incendio, no presentan menor
resistencia que los correspondientes a zonas alejadas del mismo. De esta
manera, puede concluirse que la acción del fuego sobre las mamposterías de
muro no ha derivado en alteraciones significativas de las propiedades
mecánicas, no habiéndose modificado, consecuentemente, su desempeño
resistente original.
Tabla 2: Resistencia a compresión de testigos de mampostería de muros.
Denominación del
testigo
Testigo A
Testigo B
Testigo C
Testigo D
Testigo E
Testigo F
Testigo G
Ubicación
Local 18
Local 22
Local 25
Local 19
(próximo a
escalera)
Local 28
Local 33
Local 28
Local 32
Local 32
Posición en zona de
incendio
Sector de
propagación.
Sector sin
afectación.
Tensión de
rotura
[Kg/cm2]
43.4
30.8
73.5
45.6
42.8
Sector foco
de incendio.
53.6
54.3
Pérdida por calcinación de morteros de asiento de testigos de mampostería.
Suponiendo que durante el desarrollo del incendio podría haberse generado la
elevación de temperatura necesaria para comenzar la calcinación de los
ligantes cálcicos constitutivos de morteros, valores de pérdida por calcinación
inferiores a umbrales de referencia son indicativos del alcance de la acción del
fuego sobre los materiales involucrados y su efecto en el sentido del espesor
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de los muros afectados. En tal sentido, se ha asumido que en morteros de cal
totalmente carbonatados, hipótesis que puede considerarse válida debido a la
prolongada vida en servicio de la edificación, la pérdida por calcinación puede
arrojar valores comprendidos entre el 8% y 12%, dependiendo del contenido de
ligante de las mezclas.
Los resultados de las pérdidas por calcinación indican que el grado de
afectación del mortero alcanza una profundidad máxima de 3 cm. A
profundidades mayores no existen evidencias de laboratorio que puedan
considerarse como causas asignables relacionadas con procesos de deterioro
de los morteros de asiento existentes, derivados de la calcinación del ligante.
En consecuencia, los morteros de asiento existentes pueden considerarse
como no alterados.
Tipificación de morteros de asiento, de ornamentación y revoques símil piedra.
Del análisis petrográfico surge que el tipo de agregado fino utilizado en los
morteros se corresponde con una arena natural rica en cuarzo. Está
compuesta por clastos mayoritariamente incoloros, en menor proporción rojizo
pálido, castaños rojizo y grises. Se identificaron escasos clastos angulosos de
rocas graníticas compuestas por cuarzo, feldespato y, en menor proporción,
mica.
Los módulos de finura determinados a partir del análisis granulométrico de los
distintos tipos de morteros, resultaron ser de 3.18, 1.76 y 1.29 para mortero de
asiento de muros, revoques exteriores símil piedra y mortero de
ornamentación, respectivamente.
Los análisis químicos realizados para inferir el tipo de ligante empleado en los
morteros se presentan en la Tabla 3. Los resultados indican que las mezclas
de asiento han sido preparadas utilizando cal como ligante, habida cuenta del
bajo contenido de Fe2O3. Como conclusión puede inferirse que se trata de un
mortero de ligante calcáreo y áridos constituidos por arena silicea, polvo y
clastos de molienda de ladrillos. Para los revoques símil piedra y morteros de
ornamentación se ha empleado ligante cementíceo y arena silícea tipo
“argentina”.
Dado que las determinaciones han sido efectuadas sobre un material alterado
en el tiempo por el medio ambiente, a los efectos de una dosificación más
adecuada y la obtención de un material terminado de características similares
al de la muestra, se recomienda un ajuste de la dosificación en obra o bien en
laboratorio.
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Tabla 3: Análisis químicos de los morteros.
Análisis Químicos
Identificación de la muestra
Mortero de asiento de muros
Revoques
símil piedra
Mortero de ornamentación
Residuo
Insoluble
[%]
48.4
53.5
48.7
CaO SiO2 C.U.C. Fe2O3 Al2O3
[%]
18.22
23.7
21.1
[%] [kg/m3]
11.9 ----8.3 ----7.8 -----
[%] [%]
----- --------- --------- -----
68.6
12.85 4.75 411.5 0.49 1.43
31.36
25.52 11.57 867.0 1.32 6.6
Evaluación de las muestras de acero de perfiles. Las micrografías asociadas al
análisis metalográfico del acero indican que no existen alteraciones de la
microestructura ni tampoco descarburaciones. Se concluye en que todo el
acero de perfiles podría ser reutilizado, si así se decidiera, para efectuar
reparaciones en las cuales la excesiva deformación plástica remanente no se
constituya en una restricción funcional de la pieza o elemento intervenido.
Verificaciones Estructurales
Verificación de perfiles de losas de bovedillas. Como se mencionará en el
apartado 6.1, las bovedillas con importante grado de deterioro deberán ser
reemplazadas por losetas de hormigón armado. En este sentido, a
continuación se presenta la verificación de los perfiles existentes considerando
las cargas permanentes derivadas de la nueva resolución estructural.
Perfil PNI 180. Wx =161cm3.
Luz de perfiles: 620cm.
Separación entre perfiles: 72cm.
Peso del perfil PNI 180: 22 kg/m.
Carga de la losa: ql = 2400kg/m3 x 0.09m x 0.72m = 156kg/m.
Carga de entablonado: qe = 900kg/m3 x 0.025m x 0.72m = 25kg/m.
Carga permanente: 203kg/m.
Sobrecarga de aulas: sc = 350 kg/m2 x 0.72m = 252kg/m.
Carga total: q = 455kg/m.
Msol = 455kg/m x (6.2m)2 /8 =2186 kgm
sol = 218600 kgcm/161cm3 = 1357 kg/cm2 < 1400 kg/cm2. Verifica
Verificación de muros portantes. A efectos de verificar los muros se realizó un
análisis de cargas a partir del cual se dedujo la solicitación en los mismos a
nivel de cota de fundación. Seguidamente se transcribe tal análisis y las
conclusiones al respecto.
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Carga de cubierta: 40 kg/m2 x 3 m = 120 kg/m
Carga del entrepiso: 282 kg/m2 x 3 m = 846 kg/m
Sobrecarga del entrepiso: 350 kg/m2 x 3 m = 1050 kg/m
Carga por metro de muro: q1= 13616 kg/m
Solicitación en el muro: calc=q1/ área = 13616 kg/m/(0.5m x 1m) =27232 kg/m2.
La solicitación calculada para los muros es de 2.7 kg/cm2, valor este que
resulta inferior a la resistencia a compresión característica determinada de 25.2
kg/cm2. De esta manera, con un coeficiente de seguridad superior a 9, puede
considerarse al desempeño resistente como adecuado, más aún si se tiene en
cuenta que se trata de una estructura existente.
Cubierta sobre salón principal en Planta Alta. Dada la disposición de pilastras
con perfiles embebidos, la estructura de apoyo de la cubierta a colocarse
deberá ser similar a la original, es decir, las vigas reticuladas de cabriadas
deberán apoyarse en las pilastras en las que lo hacían primitivamente, no
siendo viable desde el punto de vista estructural el apoyo de cabriadas en las
pilastras intermedias. Se debe esto a que, al no poseer dichas pilastras,
perfiles embebidos, no son aptas para tomar los esfuerzos de tracción
derivados de posibles depresiones generadas por vientos. Finalmente y en el
mismo sentido, se recomienda no alterar la concepción estructural original del
diseño del edificio, habida cuenta que la realidad ha confirmado su desempeño
eficiente por más de un siglo en servicio.
Recomendaciones para la Reparación y Puesta en Valor del Edificio.
Especificaciones Técnicas
En base a las manifestaciones patológicas y deficiencias constatadas,
en este punto se describen los procedimientos y técnicas adecuadas para la
reparación y puesta en valor del edificio en estudio.
Reparación de losas. Las técnicas y metodologías de trabajo a las que se
hacen referencia en este apartado son de aplicación a los efectos de la
reparación de las losas de bovedillas. La restauración de las losas de
bovedillas afectadas como consecuencia de las solicitaciones de origen térmico
inducidas por el incendio consistirá en el reestablecimiento de su prestación
original a partir de la demolición de la mampostería de bovedillas y posterior
colado de losetas de hormigón armado que, vinculándose a perfiles doble “T”,
conformarán un sistema estructural mixto de adecuada rigidez y resistencia
para equilibrar las solicitaciones con seguridad. Particularmente, en el sector
foco de incendio se debe, adicionalmente, reparar el entramado de perfiles.
Material de reparación. La reparación se realizará con hormigón armado. La
armadura consistirá en una malla db 8 cada15 cm y db 6 cada 15 cm en
direcciones perpendicular y paralela a los perfiles, respectivamente. El
hormigón, de agregado liviano, deberá tener una resistencia característica no
inferior a 13 MPa.
Preparación del soporte. En primer lugar, se debe proceder a la demolición de
las bovedillas de mampostería. Luego, y a los efectos de asegurar un
desempeño aceptable de la reparación, se debe proceder a la limpieza y
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saneado de los perfiles, de manera de lograr efectiva continuidad entre éstos y
el hormigón. El saneado de los perfiles implica eliminar completamente los
productos de corrosión del acero, de manera tal de dejarlos limpios y
descubiertos en toda su superficie expuesta.
En los locales 32 y 33, los perfiles se encuentran flexados por efecto de
deformaciones plásticas derivadas de la acción del fuego. Se pudo apreciar
que los tramos extremos se mantienen rectos, mientras que las deformaciones
se localizan en el tercio central. En tal sentido la reparación consistirá en cortar
el tramo central deformado y reemplazarlo por otro de características similares,
efectuándose la unión mediante soldadura eléctrica. Posteriormente, los
perfiles reparados deberán ser recalzados en las posiciones originales.
Protección antioxidante de los perfiles. Una vez saneados, los perfiles deberán
recibir un tratamiento que los proteja de la corrosión y les permita recobrar la
pasividad. El tratamiento a implementar debe ser realizado durante las cuatro
horas posteriores al momento de haber terminado las operaciones de saneado.
Se recomienda a estos efectos la aplicación de un recubrimiento constituido
por una lechada de cemento pórtland, la cual tendrá la fluidez adecuada como
para ser aplicada con brocha o pincel en dos capas, en película relativamente
gruesa, a manera de pintura.
Aplicación del material de reparación. Una vez protegidos los perfiles, se
procederá a la colocación de la armadura entre los mismos. La armadura
principal, de posición perpendicular a la dirección de los perfiles, estará
materializada por barras db 8 cada 15 cm; la armadura secundaria, por barras
db 6 cada 15 cm. La armadura principal tendrá una longitud tal que cubra la luz
entre almas de perfiles consecutivos, aproximadamente 72 cm, más un
adicional de 10 cm en cada extremo para generar los ganchos de anclaje.
La armadura se colocará encima del ala inferior de los perfiles, suspendida de
modo de dejar un recubrimiento de 2.5 cm, medido éste desde la cara inferior
de los perfiles en los cuales se apoyará el encofrado. Para generar el espesor
de recubrimiento se podrá apoyar la armadura sobre una barra db 10 soldada
en la cara superior del ala inferior de los perfiles. En la Figura 1 se presenta un
esquema con la reparación propuesta para las bovedillas.
Entablonado de 1” de
espesor
Perfiles PNI 180 existentes
Hormigón de agregado liviano
Armadura ppal. db 8 c / 15 cm
Armadura sec. db 6 c / 15cm
Barras db 10 soldadas en el
ala del perfil para generar el
recubrimiento de la armadura
Figura 1: Esquema con la reparación propuesta para las bovedillas.
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Una vez colocada la armadura se procederá al colado del hormigón. La losa
tendrá un espesor de aproximadamente 8 cm. Finalmente se aplicará un piso
flotante conformado por un entablonado de madera ignifuga, con apoyo en las
alas superiores de los perfiles.
Restauración de muros de mampostería. Las especificaciones técnicas
referidas a las reparaciones de muros afectados se citan en el orden en que se
recomienda realizar las tareas a los efectos de tener en cuenta los tiempos de
fraguado de los morteros utilizados, como así también la posibilidad de
reutilización de mampuestos removidos en buen estado.
Recalce y saneado de dinteles de aberturas. Los dinteles de puertas y
ventanas están materializados por perfiles enchapados en mampostería, los
cuales por efecto de las solicitaciones térmicas se encuentran con
desprendimientos de revoque y descalzados.
Preparación del soporte y recalce de perfiles. A los efectos de asegurar un
desempeño aceptable del recalce de los perfiles y la posterior reparación de los
revoques, es esencial la realización de una adecuada preparación del sustrato,
de manera de lograr efectiva continuidad entre el material constitutivo de la
superficie a revocar y el mortero de revoque. El saneado de las superficies y
perfiles a ser reparados implica la obtención de superficies firmes y sanas,
limpias, libre de partículas sueltas o mal adheridas, polvo o cualquier sustancia
que impida una correcta adherencia entre el sustrato y el material de
reparación.
Para la preparación de las superficies a reparar se recomienda la remoción
total de los revoques y mampostería fisurada mediante un cincelado manual
con maza y martillo o achuela. Un mayor rendimiento se logrará con el empleo
de martillos eléctricos o neumáticos equipados con puntas adecuadas; en este
último caso deberá controlarse la demolición para evitar que se dañen zonas
sanas. Los perfiles se deben limpiar mediante amoladora con cepillo de acero
hasta dejar las caras vistas libres de óxido. Finalmente, como complemento de
este procedimiento se debe eliminar el polvo mediante una corriente de aire a
presión.
Los perfiles que no se encuentren bien calzados o que hubieren quedado en tal
situación por efecto de las tareas de saneado deberán recalzarse en su
posición original.
Protección antioxidante de los perfiles. Luego de saneados los perfiles, deben
recibir un tratamiento que los proteja de la corrosión y les permita recobrar la
pasividad. Se recomienda la aplicación de un recubrimiento constituido por una
lechada de cemento pórtland, la cual tendrá la fluidez adecuada como para ser
aplicada con una brocha o pincel en dos capas, en película relativamente
gruesa, a manera de pintura. Esta aplicación, previo humedecimiento a
condición de saturado y con superficie seca, se hará también extensiva a la
superficie de los ladrillos a los efectos de proveer de un puente de adherencia
que aumente la cohesión de la interfase donde se materializa la unión con el
material de reparación.
Aplicación de una malla de metal desplegado. Una vez saneadas las
superficies del sustrato y aplicadas las manos de lechada de cemento pórtland,
se deberá colocar una malla de metal desplegado que, extendida a toda la
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superficie de la cara inferior de los dinteles, aportará resistencia y continuidad
en la interfase de la reparación. La malla será fijada a los perfiles doble “T”
mediante soldadura, recomendándose la geometría y dimensiones de la malla
disponible en el mercado con la denominación ”Metal desplegado 450-16-20”.
Material de reparación. La mezcla a utilizar para la reparación de la
mampostería afectada en el sector de apoyo de los dinteles tendrá una
dosificación en volumen dada por cuatro partes de arena, una parte de cal y
media parte de cemento (4:1:). Se recomienda la utilización de productos
tales como el denominado “Sika Latex”, o similares existentes en el mercado,
como aditivo de la mezcla a los efectos de lograr una mejor consistencia y
adherencia al sustrato. La dosificación del mismo será la que se indica en la
ficha técnica del producto.
Una vez recalzados los dinteles se los revocará de acuerdo a las indicaciones
que se darán más adelante en el apartado denominado “Restauración de
revoques y juntas de hilada”.
Reparación de hiladas superiores de mampostería de muros. Los muros
divisorios y perimetrales de Planta Alta que miran hacia el patio interno
presentan deterioro en las hiladas superiores de sus desarrollos. A los efectos
de la reparación se debe proceder a la remoción y reemplazo de las mismas.
Muros divisorios. Con respecto a los muros interiores, se recomienda el
reemplazo de las cinco hiladas superiores de ladrillos por un encadenado
tradicional de hormigón armado. La armadura estará materializada por cuatro
barras de acero db 8 en sentido longitudinal y estribos db 4.2 cada 15 cm. En
los sectores en que al ir retirando las hiladas consecutivas se observe falta de
adherencia entre ellas se recomienda remover las hiladas necesarias hasta
encontrar el muro en buen estado.
Muros perimetrales que miran hacia el patio interno. En estos se recomienda el
reemplazo de la mitad que mira hacia el paramento interior, y de las últimas
hiladas de ladrillos, por un encadenado de hormigón de características
similares al mencionado en el apartado anterior. Previo a la extracción de la
mampostería se recomienda realizar un precorte con disco diamantado a los
efectos de delimitar la zona a remover, recordando que se persigue con ello
conservar las molduras de coronamiento del paramento de fachada.
Reparación de mamposterías sobre dinteles y hasta coronamientos. Para su
reparación se deben demoler los sectores de pared afectados, recalzar los
perfiles y luego reconstituir la mampostería. Como se mencionó en el apartado
anterior, las últimas hiladas serán remplazadas por un encadenado que
distribuya las cargas transmitidas por las cubiertas.
Restauración de revoques y juntas de hilada. Una vez efectuadas las tareas de
saneado de dinteles y reparación de hiladas superiores de muros de
mampostería de acuerdo a las indicaciones dadas en los apartados anteriores,
se deberá proceder a la restitución de los revoques. La restauración de los
muros afectados por desprendimientos de revoque y desintegración de mortero
de asiento consiste en el reestablecimiento de la geometría y apariencia
superficial originales de los mismos, por medio de la aplicación de morteros
apropiados.
Sectores a reparar. Comprende la totalidad de los paramentos interiores de
muros que se encuentran con importantes desprendimientos de revoque y
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mortero de asiento. Respecto del revoque símil piedra de dinteles, antepechos
y jambas de las ventanas se recomienda la remoción y posterior reparación
únicamente de los sectores afectados. En su cara exterior, los muros presentan
un revoque símil piedra que no ha experimentado daños destructivos con el
incendio. No obstante, se aconseja la protección superficial de los mismos de
acuerdo a las recomendaciones que se presentan en el apartado denominado
“Protección superficial de paramentos exteriores de muros”.
Preparación del soporte. Dado el estado actual de deterioro de los revoques
interiores se debe proceder a la extracción total de los mismos y la posterior
restitución con un mortero adecuado para tal fin. Adicionalmente, en todos los
sectores en que el mortero de asiento de mampuestos se encuentre
erosionado se lo deberá remover hasta una profundidad del orden de 3 cm,
para luego rejuntar con tratamiento previo de los fondos y laterales de juntas
mediante puentes de adherencia cementíceos. El mortero de asiento será de
similar dosificación al de los revoques de paramentos internos. Posteriormente
al rejuntado se realizará la aplicación de los revoques.
A los efectos de asegurar un desempeño aceptable de la reposición de
revoques es esencial una adecuada preparación del sustrato, de manera de
lograr efectiva continuidad entre el material constitutivo de la superficie a
revocar y el mortero de reparación. El saneado de los muros a ser tratados
implica la obtención de superficies firmes y sanas, limpias, libres de partículas
sueltas o mal adheridas, polvo o cualquier sustancia que impida una correcta
adherencia entre el sustrato y el mortero de revoque.
Para la preparación de las superficies a revocar se recomienda la remoción
total de los revoques existentes mediante un cincelado manual, con maza y
martillo o achuela. También pueden emplearse martillos eléctricos o
neumáticos equipados con puntas adecuadas; en este último caso deberá
controlarse la demolición para evitar que se dañen los mampuestos del
sustrato. Por otro lado, deberán extraerse los restos de tirantería quemada que
han quedado embebidos en los muros. Finalmente, como complemento de este
procedimiento y para mejorar la resistencia mecánica de la interfase, se deberá
eliminar el polvo mediante una corriente de aire a presión.
Con respecto al revoque símil piedra de dinteles, jambas y antepecho de
ventanas se recomienda la remoción de las partes flojas, previa delimitación de
las zonas a tratar mediante la realización de precortes con disco diamantado.
Aplicación de puentes de adherencia. Luego de saneadas las superficies y
humedecidas a condición de saturado a superficie seca, se les debe aplicar
una lechada de cemento pórtland, la cual tendrá la fluidez adecuada como para
ser aplicada con una brocha o pincel en dos capas cruzadas, en película
relativamente gruesa, a manera de pintura. Esta aplicación se hará también
extensiva a la superficie de los ladrillos, a los efectos de proveer de un puente
de adherencia que aumente la cohesión de la interfase donde se materializa la
unión de las superficies preexistentes con el material de reparación.
Material de reparación. La mezcla a utilizar para la restitución de juntas y
revoques de paramentos interiores tendrá una dosificación en volumen dada
por cuatro partes de arena, una parte de cal y media parte de cemento (4:1:).
Se aconseja la utilización de productos tales como el denominado “Sika Latex”,
o similares existentes en el mercado, como aditivo de la mezcla a los efectos
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de lograr una consistencia más adecuada y mejor adherencia al sustrato. La
dosificación del mismo será la que se indica en la ficha técnica del producto.
Para la restitución de revoque símil piedra de dinteles, jambas y antepechos de
ventanas de muros perimetrales deberán utilizarse morteros similares a los
existentes. A tal efecto se infirió una dosificación en volumen dada por dos
partes de arena silícea y una parte de cemento pórtland con la adición de
pequeñas cantidades de cal para el ajuste de la tonalidad.
La colocación de las mezclas se realizará de manera tradicional. Antes de la
aplicación del mortero se deben humedecer las superficies con abundante
agua. A los efectos de prevenir la formación de fisuras durante el desarrollo del
fraguado de las mezclas de revoque, las superficies reparadas deberán
mantenerse húmedas y no expuestas directamente a los rayos solares durante
las primeras 24 horas luego de colocadas.
Protección superficial de paramentos exteriores de muros. Se entenderá por
protección superficial de los paramentos exteriores de muros de mampostería a
la provisión de una barrera física mediante la aplicación de recubrimientos lo
suficientemente impermeables y elásticos que permitan sellar las áreas
expuestas y acompañar, eventualmente, las deformaciones del sustrato sin
romperse. El tratamiento actuará a modo de impermeabilizante de las
mamposterías. A tal efecto se sugiere la aplicación de tratamientos
superficiales logrados con revestimientos a base de dispersiones tixotrópicas
de polímeros sintéticos tales como resinas acrílicas, en espesores no
superiores a 300 μm. A modo de ejemplo, se sugiere el empleo de productos
tales como el denominado “Sikaguard Acryl”, o similares existentes en el
mercado.
Demolición de muros divisorios. Los muros divisorios a demoler y rehacer
deben ser retirados de manera controlada para no generar impactos en las
losas de entrepiso. La demolición se deberá realizar de manera progresiva y
desde las hiladas superiores hacia abajo, de a cinco hiladas por vez, no
acumulando escombros a pie de muro para evitar sobrecargas adicionales en
bovedillas.
Reparación de losas de entrepiso en sanitarios. Las losas de los sanitarios
presentan un importante grado de deterioro por efecto de la corrosión de los
perfiles que las materializan. Se pudo observar, además, un sistema de
desagües obsoleto y con pérdidas de conducción, razón por la cual se
recomienda el reemplazo de los mismos conjuntamente con la reparación de
las losas de acuerdo a las indicaciones dadas en el apartado referido a
“Reparación de losas”. Además, se deberá tener en cuenta que en lugar de
entablonados, en este caso, habrán de colocarse contrapisos, carpeta y
pavimentos hasta completar el espesor del paquete.
Reparación de afectaciones por corrosión de perfiles de pilastras en
Planta Baja. La restauración superficial de las pilastras afectadas por
fisuración y/o desprendimientos del material de enchapado de los perfiles
embebidos consistirá en el saneado y posterior reestablecimiento de la
geometría superficial original de las mismas, sin perjuicio del mantenimiento o
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mejoramiento de sus características durables, por medio de la aplicación de
recubrimientos apropiados en espesores no inferiores a los del enchapado
original. La tarea de reparación se extenderá solo a los sectores de las
pilastras con fisuras o desprendimiento del enchapado de los perfiles
embebidos.
Material de reparación. Para la reparación deberán utilizarse ladrillos comunes
y mortero tradicional. A modo de ejemplo se sugiere utilizar una mezcla
dosificada en volumen con cuatro partes de arena, una parte de cal y media de
cemento (4:1: ).
Preparación del soporte. A los efectos de asegurar un desempeño aceptable
de la reparación es esencial la realización de una adecuada preparación del
sustrato para la obtención de superficies firmes y sanas, limpias, libres de
partículas sueltas o mal adheridas, polvo, pintura o cualquier sustancia que
impida una correcta adherencia entre el sustrato y el material de reparación. A
los efectos de la eliminación de partículas flojas como de proveer de una
rugosidad que favorezca la adherencia con el material de relleno, la técnica de
ejecución consiste en la realización de un tratamiento mecánico en base a un
cincelado manual de la superficie a reparar, con maza y cortafierro o hachuela.
Un mayor rendimiento se logrará con el empleo de martillos eléctricos o
neumáticos equipados con puntas adecuadas. Deberán eliminarse también, los
productos de corrosión del acero de refuerzo, de manera tal de dejar los
perfiles limpios en toda su superficie expuesta. Saneado el sustrato se sugiere
la eliminación del polvo mediante una corriente de aire a presión.
Protección antioxidante de los perfiles. Los perfiles expuestos se tratarán como
ya se ha detallado en el apartado que con la misma denominación figura en el
punto referido a “Reparación de losas”. La aplicación de la lechada de cemento
se hará también extensiva a la superficie de mampostería a reparar, a los
efectos de proveer de un puente de adherencia que aumente la cohesión en la
interfase donde se materializa la unión entre el enchapado existente y el
material de reparación.
Aplicación del material de reparación. Respecto de la aplicación de la mezcla,
la misma se efectuará con cuchara de albañil o llana, pudiendo efectuarse la
terminación superficial de la cara vista por medio de llana metálica o fratás, de
la misma manera como se procede con cualquier reparación tradicional. Se
recomienda, previamente a la aplicación del mortero, humedecer
abundantemente el sustrato con agua, para luego proceder a la colocación de
la mezcla una vez que el sustrato se encuentre en condiciones de saturado y
con su superficie seca. Para prevenir la formación de fisuras durante el
desarrollo del fraguado de la mezcla, deberá mantenerse húmeda la superficie
reparada durante las primeras 24 horas.
Conclusiones
En base a las observaciones efectuadas en obra y a los resultados
obtenidos de las determinaciones y análisis de laboratorio se puede concluir
que resulta absolutamente viable la recuperación del edificio en el estado
actual de conservación, como así también el restablecimiento de las
condiciones de servicio previas al siniestro.
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Referencias
[1] Ferreyra Hirschi, E., Rocco, C., Maiztegui, J., Eperjesi L. Evaluación de la
resistencia mecánica de muros de mampostería de ladrillos. Proc. 1er Congreso
Iberoamericano y VIII Jornadas Técnicas de Restauración y Conservación del
Patrimonio. Contribución T6-1. La Plata. (2009).
[2] Norma ASTM C 1084-97. Standard Test Method for Portland Cement
Content of Hardened Hydraulic Cement Concrete. (1997).
[3] Norma IRAM 1504. Cemento Portland. Análisis químico.
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