Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado DEFINICION DE PATOLOGIA ESTRUCTURAL Estudio del comportamiento de las estructuras cuando presentan evidencias de fallas o comportamiento defectuoso (enfermedad), investigando sus causas (diagnóstico) y planteando medidas correctivas (terapéutica) para recuperar las condiciones de seguridad en el funcionamiento de la estructura. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Podemos entender la Patología Estructural haciendo una analogía entre el Edificio y el Hombre . De este modo tendremos tres conceptos claves para resolver una situación patológica: A - Síntomas que evidencian una enfermedad: Fiebre, dolor, cansancio – Deformaciones excesivas, fisuras y grietas , desprendimientos. B – Ejecución de estudios necesarios para el Diagnostico de la enfermedad: Análisis, radiografías, resonancias – recopilación de antecedentes, inspecciones, ultrasonido, pruebas de carga. C – Definición del Tratamiento a seguir: Intervenciones quirúrgicas, medicación, dieta – Refuerzos estructurales, reemplazo de materiales, reparaciones. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado La Patología estructural en obras de HºAº se origina en alguno de los siguientes Items: 1 - Defectos en el diseño estructural, cálculo de la estructura, o en el proyecto de detalles estructurales (nudos de encuentro, pases en vigas y losas, apeos, etc.). 2 - Fallas en la ejecución de la obra (errores de replanteo, defectos en encofrados y apuntalamientos, mala ejecución de hormigonado, etc.) 3 – Errores en la concepción, diseño y/o ejecución de las fundaciones. 4 - Deficiente calidad de los materiales estructurales. 5 - Degradación de los materiales por agresión del ambiente. 6 - Uso y/o mantenimiento incorrecto de la construcción. Incluidos los cambios de destino con modificación de sobrecargas. 7 – Accidentes y Catástrofes naturales (Colisiones, incendios, Sismo, etc.) Analizaremos en esta clase aspectos relacionados a los 3 primeros puntos, que son aquellos en los que el Profesional Responsable tiene una mayor participación Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Tipos de Fisuras: Podemos distinguir a las fisuras en No estructurales y Estructurales. Las primeras son normalmente intrínsecas del Hormigón, mientras que las estructurales son debidas a las excesivas tensiones de tracción o compresión producidas en el hormigón por los esfuerzos derivados de la aplicación de las acciones exteriores o de deformaciones impuestas. a – Fisuras No estructurales a.1 - De retracción plástica: Son características del hormigón fresco y producidas como consecuencia de un retraso en el curado o protección del hormigón (exudación). Aparecen en las primeras horas a partir de su vertido fundamentalmente en elementos superficiales (losas) y en especial cuando hay una pérdida rápida de agua causada por tiempo seco, viento o altas temperaturas. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado a.2 - Fisuras de afogarado (o fisuras en mapa) son un tipo de retracción plástica superficial intensa. Son siempre superficiales y suelen aparecer en la primera semana después del hormigonado, durante la fase de endurecimiento, en las partes más delgadas. Se manifiestan en forma de red o malla no regular. No siguen líneas determinadas sino que se ramifican y presentan sinuosidades debido a que aparecen cuando el hormigón no tiene prácticamente resistencia y han de adaptarse al contorno de los áridos a los cuales no pueden romper. Los nidos de fisuras son concentraciones fuertes de fisuras en una determinada zona. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado a.3 - Fisuras de asentamiento plástico: Siguen las líneas de las barras de armado en aquellos elementos de hormigón que han sufrido un asentamiento plástico, es decir, un desplazamiento de las partes sólidas hacia el fondo del encofrado debido a la acción de la gravedad y del agua hacia la superficie del hormigón. En general, se trata de fisuras amplias y poco profundas, de escasa trascendencia estructural. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado a.4 - Fisuras de retracción hidráulica: Se producen por tracciones en el hormigón cuando está restringida la deformación provocada por los cambios volumétricos en la retracción que se produce durante el secado. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado a.5 – Fisuras Térmicas: Aparecen en la superficie por las diferencias de temperatura dentro de la masa del hormigón que producen cambios volumétricos diferenciales entre el interior y el exterior, y disgregación. a.6 – Fisuras de origen químico: Las reacciones químicas producidas entre algunos áridos silíceos y los álcalis del hormigón. El ataque de ácidos, sulfatos etc., pueden dar lugar a expansiones que se manifiestan inicialmente mediante una fisuración superficial irregular a.7 - Fisuras por corrosión de la armadura: Son paralelas a la dirección de la armadura y se producen cuando se corroe ésta. La formación de óxido sobre la barra de acero ejerce presión sobre el recubrimiento provocando su estallido. Por lo general, las fisuras aparecerán manchadas de óxido, por lo que esta patología muy fácil de detectar. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado b – Fisuras Estructurales b.1 Fisuras por adherencia: Se produce en zonas en que la armadura que trabaja a tracción se encuentra insuficientemente anclada. Se caracteriza por fisuras normales a la armadura, acompañada en ocasiones por fisuras paralelas a aquellas. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado b.2 Fisuras por compresión: Son paralelas a la dirección del esfuerzo. Su separación es variable y su trazado irregular. Las piezas muy esbeltas sometidas a compresión pueden presentar fisuras muy peligrosas en la parte central de las mismas y sólo en una de sus caras. Estas fisuras, que suelen ser finas y estar muy próximas unas a otras, pueden ser índice bastante claro de la iniciación de un fenómeno de pandeo. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado b.3 Fisuras por tracción: Se presentan perpendiculares a la dirección del esfuerzo. Son poco frecuentes en el hormigón armado ya que lo impiden las armaduras. Sin embargo, cuando las deformaciones de las barras son excesivas, aparecen coincidentes, en general, donde están colocados los estribos. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado b.4 Fisuras por flexión: Las fisuras por flexión simple aparecen en las proximidades de las armaduras sometidas a tracción y progresan verticalmente buscando la línea neutra, a la vez que su anchura va disminuyendo, para curvarse buscando el punto de aplicación de las cargas y desaparecer en la zona de compresión. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado b.5 Fisuras por corte: Serán perpendiculares a la tensión de tracción. En las adyacencias del apoyo se presentan inclinadas aproximadamente a 45°. Las fisuras de cortante suelen aparecer en el alma de las vigas sometidas a flexión y van progresando hacia las armaduras para llegar finalmente hasta los puntos de aplicación de las cargas con lo cual dividirán las piezas en dos partes, fisurando al hormigón si este no dispone de armadura suficiente para absorber las tracciones producidas. Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Otras Fisuras …. Ejecución defectuosa – Mala disposición de armaduras Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Otras Fisuras …. Asentamientos excesivos del suelo de fundación Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Obra: Vivienda Flia ……….. - Lote …, Barrio ……. Ubicación: Country Abril - Hudson Readecuación Estructural y Refundación de Muros Portantes Memoria Descriptiva I – Análisis de Antecedentes: Los planos de distribución estructural aportados por el Comitente representan una estructura de dos plantas con cubierta de pizarras cerámicas sobre estructura metálica apoyada en muros de mampostería portante. El entrepiso está conformado por losas huecas pretensadas tipo SHAP60 apoyadas en muros portantes ya sea en forma directa o mediante vigas metálicas conformadas por perfiles laminados, en algunos casos con una difícil interpretación del camino de cargas a través de estos apoyos indirectos. Siempre de acuerdo a los planos existentes, las fundaciones de estos muros portantes fueron realizadas con zapatas corridas de hormigón armado de 50 cm de ancho, a modo de “cintas” de fundación con escasa rigidez flexional longitudinal, sobre suelos de relleno compactado. Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado No se cuenta con ningún estudio de suelos original realizado en el terreno donde se ejecutaría la vivienda, que recomiende las fundaciones realizadas. El Estudio Geotécnico que se indicó realizar, detectó, tal como se preveía, la existencia de suelos expansivos en el plano superior y recomienda llevar el nivel de fundación a una profundidad de -2.00 m respecto del terreno natural, con una tensión admisible de valor 1.00 Kg/cm2 para fundaciones aisladas directas. II – Relevamiento de Hechos Existentes Se realizó una inspección de la vivienda donde se corroboraron medidas respecto del los planos originales de arquitectura, como así también movimientos, fisuras y grietas de considerable atención en paredes y pisos, las que se representan en las fotografías que se acompañan al presente informe. Por otra parte se logró verificar direcciones de armado de losa de entrepiso, concordantes con las indicadas en el plano de distribución estructural que consta en la documentación original existente. Se establecieron espesores y alturas de muros, luces de losas y superficies de vanos, necesarios para una adecuada evaluación de las cargas obrantes en la estructura. Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado III – Determinación de las causas originarias de las deficiencias Una vez efectuado el relevamiento completo de los hechos existentes, se procedió a realizar una memoria de cálculo y verificación estructural, estableciéndose que los defectos encontrados responden a causas de un mismo origen: En el sector correspondiente a los muros portantes interiores de la vivienda, se observó que la patología responde a una importante concentración de tensiones en los bordes de los vanos existentes, lo que ocasionó importantes descensos del plano de fundación por haberse superado las tensiones que era capaz de admitir el suelo en dicho plano, no contándose además con la rigidez longitudinal suficiente de la zapata para redistribuir las cargas en una mayor superficie de apoyo Por otra parte , no se observa la existencia de refuerzos verticales en los extremos de vanos, siendo necesarias además vigas metálicas adicionales para soportar las cargas del entrepiso con tensiones y deformaciones dentro de los límites admisibles. El resto de las anormalidades detectadas responde, en el caso de algunos movimientos de sectores de piso, a la variación volumétrica de suelo subyacente por la actividad de las arcillas con los cambios de humedad. Las fisuras y grietas detectadas en los muros exteriores obedecen a la insuficiencia de la superficie de fundación en algunos sectores con concentración de tensiones y a la falta de una vereda perimetral continua que proteja al suelo bajo la zapata de los posibles cambios de humedad por acción de las lluvias. Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado IV – Proyecto Estructural de Solución Integral En base a lo expuesto, se propone una solución estructural que consiste en los siguientes puntos en orden constructivo: 1 – Recalce de muros portantes con con pozos de fundación de hormigón simple a la profundidad recomendada en el Estudio de Suelos, en cantidad, distribución y dimensiones indicadas en los planos respectivos. 2 - Verificación de existencia y/o ejecución de refuerzos verticales de hormigón armado en bordes de vanos principales, como así también la incorporación de otros refuerzos en puntos específicos que permitan una transmisión mas directa y “limpia” de las cargas, sin afectar a la propuesta arquitectónca del diseño original. 3 - Verificación de existencia y/o colocación de vigas metálicas adicionales en vanos de muros portantes interiores, siempre de acuerdo a planos de estructura adjuntos. 4 -Retiro de plantas y arbustos cercanos a los muros exteriores y ejecución de una vereda perimetral continua de 1.20 m de ancho en todo el perímetro exterior de la vivienda Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado V - Características de los Materiales y condiciones de cálculo Las características de los materiales para la obra proyectada son las siguientes: Hormigón Cilindros de Fundación: Hormigón Refuerzos Verticales: Acero p/ Hormigón Armado: Acero p/ Vigas Metálicas: H -13 ( σ'bk = 130 Kg/cm2) H -17 ( σ'bk = 170 Kg/cm2) ADN-420 ( σek = 4200 Kg/cm2) F-24 ( σFL = 2400 Kg/cm2) El cálculo de las Losas existentes se realiza considerándolas como simplemente apoyadas en Muros portantes y/o Vigas Metálicas. Las Vigas también se suponen simplemente apoyadas en los Refuerzos Verticales. Estos se disponen trabajando a compresión pura con dimensiones mínimas reglamentarias. Finalmente, Los Cilindros de fundación se dimensionan como bases aisladas de planta circular, despreciándose por su relación altura/diámetro la resistencia de fuste en el perímetro y la altura del Cilindro. Se considera una transferencia de cargas a través de las zaparas existentes de 0.20 Kg/cm2 en un ancho de 50 cm. Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado VI – Documentación anexa al Informe Planos: 1 - Estructura de Fundación 2 - Estructura sobre Planta Baja 3 – Detalle de Cilindros de Fundación en Muros, y Refuerzos Verticales 4 – Muros existentes Planta Baja (con datos relevados “in situ”) 5 – Muros existentes Planta Alta (con datos relevados “in situ”) 6 – Cubiertas existentes (con datos relevados “in situ”) Planillas de Cálculo: 1 – Cargas en Losas 2 – Cargas en Vigas 3 – Losas Existentes s/ Planta Baja 4 – Vigas s/ Planta Baja 5 – Refuerzos Verticales en Planta Baja 6 – Cargas en Muros Portantes Planta Baja 6 – Reacciones de Muros Portantes en Cilindros 6 - Dimensionado de Cilindros de Fundación Fotografias de la Vivienda Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER Patología en estructuras de hormigón armado Vivienda en Barrio Abril -Hudson Cátedra Estructuras FAREZ LOZADA LANGER
