Tipos de daños que sufren las estructuras.

Tipos de daos que sufren las estructuras

Tipos de daos que sufren las estructuras

Instituto Universitario PolitcnicoSantiago MarioExtensin PorlamarMantenimiento

Profesora: Ing. Fanny Rodrguez

Porlamar, Julio de 2016

https://pbs.twimg.com/profile_images/1157565122/33477_103600889706289_100001691352287_25310_70881_n.jpgRealizado por: Yalorde Gomez C.I:24766197

Seccin: 1A

Patologa causada por daos

Las patologas causadas por daos, son las que se manifiestan en deformaciones, desplazamiento o ruptura de los elementos durante y/o luego de la incidencia de una fuerza o agente externo a la edificacin. Los daos pueden ser producto de la ocurrencia de un evento natural, como un sismo, una inundacin, un derrumbe, entre otros. Pero tambin pueden aparecer daos en las estructuras causados por el uso inadecuado de las mismas, por ejemplo el caso en el que la edificacin es obligada a soportar un peso superior al que fue concebido inicialmente (sobrecarga). Los daos muchas veces son inevitables, pero se pueden disminuir; no podemos impedir que ocurra un evento natural, pero s podemos hacer que ste no se convierta en un desastre. Se deben concebir estructuras menos vulnerables, evitando los defectos en el diseo, materiales y construccin, seleccionando la ubicacin adecuada para la edificacin, respetando los criterios de diseo, y muy especialmente, empleando un poco el sentido comn.

http://www.drmonline.net/images/photos/peru/3.jpgPrincipios bsicos para el reconocimiento de una patologa estructural

Para iniciar cualquier tipo de investigacin patolgica a una estructura siempre se deben tener presentes los antecedentes histricos de la misma. Estos antecedentes permitirn a los investigadores tener una idea ms clara de cules son las causas por las que se pueda estar presentando dicha patologa en la estructura. A continuacin se hacer referencia a los aspectos que se deben tener claros al inicial un estudio patolgico:- Sismos: Los movimientos telricos ocurridos durante la vida til de la estructura. - Proceso constructivo: Dependiendo de la forma en que estn dispuestos todos los elementos que componen el sistema estructural primario de las edificaciones, se lograr de una forma ms acertada diagnosticar las causas y de igual forma dar las recomendaciones para el tipo de intervencin que se le deba realizar a la estructura afectada.- Estado de los materiales: En la calidad y la forma de cmo sea su composicin se podr determinar por medio de modelacin y clculos matemticos los parmetros mnimos de resistencia que tiene la estructura.- Entorno: Depende de la geografa, topografa, caractersticas ambientales donde se encuentra ubicada la estructura y de todo su entorno, el que permita que por diferentes causas (fsicas, mecnicas o qumicas) se puedan estar presentando los sntomas para una patologa estructural.

Proceso de reconocimiento para solucionar la patologa

La ejecucin de una reparacin puede tener como posible procedimiento de reconocimiento, una tcnica que emplea cinco etapas.1. Encontrar deterioro. Es precisa la advertencia del deterioro antes de que sea demasiado tarde. Es imprescindible saber qu buscar y cmo hacerlo, para descubrir los deterioros, los que se ven y los que no se ven.2. Determinar la causa: Es la etapa ms difcil de todas y la ms importante. No significa detectar la causa especfica, sino eliminar posibilidades hasta quedarnos con algunas y as escoger un mtodo de reparacin, ya que muchas veces es difcil detectar la causa. No hay reglas ni mtodos elaborados para determinar causas de los deterioros. Cada caso es particular y debe ser objeto de un diagnstico.La experiencia permite un esquema de principios, como las fisuras en muros de cimentacin, se forman en diagonal; la pasta de cemento sometido a ataques de sulfatos tiene un aspecto blanquecino y mate. Las fisuras por corrosin de armaduras forman una lnea recta paralela equidistante y dejan aparecer huellas de xido. Sugerencias. Pasos de estudio: Inspeccionar la obra Observarla con mal y buen tiempo Compararla a otras construcciones prximas y analizar lo anormal. Estudiar el problema. (Tomarse tiempo en el mismo) Estudiar la solucin.

3. Evaluar la resistencia de la obra en su estado actual : En general la obra examinada est en servicio. Por tanto resulta importante determinar cuanto antes el posible uso sin peligro o si conviene reducir el mismo. La evaluacin de la resistencia de una obra daada resulta importante. Aunque estos casos no son los ms comunes, se debe considerar como un ejemplo, que muchas veces los deterioros se presentan en recubrimientos que si bien no participan directamente en la resistencia, ayuda a la proteccin contra por ejemplo la corrosin de los aceros, que en caso de una alto grado del mismo puede poner en colapso a la estructura. Existen mtodos de planteamiento de los problemas. Mtodo del porcentaje preestablecido Anlisis real de tensiones Pruebas de carga

4. Evaluar las reparaciones: En esta etapa es cuando se producen las decisiones en cuanto a: Progresin de los deterioros Tomar medidas de conservacin de la obra en su estado actual sin reforzarla Reforzar la obra Como caso extremo la decisin de abandonar la obra, debido a que los deterioros son de gran importancia.

5. Elegir y proponer un mtodo de reparacin: Se trata de elegir el procedimiento menos costoso que sirva para obtener el fin perseguido se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: Se debe considerar el conjunto de gastos, que comprende inicial, conservacin e inters. Para realizar bien una reparacin, esta debe hacerse con cuidado y reflexin. En caso de pocos daos y aislados se podrn realizar reparaciones aisladas. es preciso asegurar que la reparacin impedir el progreso del deterioro, sino habr que tomar medidas de seguridad de reparacin. Si la obra se ha debilitado se debe devolver la resistencia inicial. Es preciso asegurar que las reparaciones, no dificultaran seriamente el uso de la obra. Se debe prever que no se daen otras obras o parte de la misma.

http://www.arqhys.com/arquitectura/fotos/arquitectura/Reparaci%C3%B3n-de-casas.jpgAnlisis previo: Patologa segn el material

Existen tres vas principales que debern contemplarse en todos los casos siempre que sea posible: Inspeccin visual. Deber afectar a toda la estructura accesible, debiendo hacerse un reconocimiento de la estructura del edificio (luces, secciones, tipologa de los perfiles, arriostramientos, etc.), de los sistemas de unin (geometras de las uniones, disposicin de los enlaces, dimensiones de algunos elementos como longitudes y gargantas de soldadura, etc.) y de los posibles defectos o disfunciones que pueda presentar la estructura (deformaciones, corrosin, etc.). Toma de muestras y ensayos destructivos .Inspeccin referente a la toma de muestras, catas y ensayos destructivos. Busca principalmente determinar mediante ensayos de tipo organolptico, mecnico y qumico las caractersticas fsicas (composicin, densidad, resistencia a compresin, resistencia a traccin, mdulo elstico, etc.) de los distintos materiales que forman parte de la estructura. Ensayos no destructivos. Pretende obtener la mayor cantidad de informacin posible con la menor afectacin posible a la estructura mediante radiografas, lquidos penetrantes, ultrasonidos, pruebas de carga estticas, ensayos dinmicos, etc.

Ensayos no destructivos: La inspeccin mediante ensayos dinmicos, basada en la lectura de la respuesta que presentan las estructuras al vibrar de manera libre o forzada, ha crecido de manera importante los ltimos aos gracias a la capacidad de este tipo de ensayos para facilitar informacin geomtrica y mecnica de las estructuras as como detectar en algunos casos sus posibles daos o patologas. La principal ventaja que presentan los ensayos dinmicos es la posibilidad de realizar un nmero elevado de medidas en un margen de tiempo razonable, as como repetir las mediciones cuantas veces sea necesario.

Tipos y causas de deterioros en estructuras de concreto.

Al observar un concreto defectuoso no solo debemos concentrarnos en el efecto en s mismo sino que adems debemos tratar de lograr recabar la mayor cantidad de datos que nos den una pista sobre la verdadera causa del defecto. Una fisura puede tener mltiples orgenes, en algunos casos una rpida mirada ser suficiente para determinar el origen de la misma, pero en la mayora de los casos no es as. Solo tendremos pistas sueltas que debemos ir uniendo a fin de hallar la verdadera causa. Grieta: Abertura incontrolada que afecta a todo el espesor. Fisura: Abertura que afecta a la superficie del elemento o su acabado superficial (revoque).

Los orgenes de las mismas son: Deficiencia de ejecucin y/o materiales. Acciones mecnicas externas (cargas o asentamientos del terreno). Los esfuerzos son de traccin, corte o rasantes. Acciones higrotrmicas. Deficiencias del proyecto. Fisuras en revoques. Si bien no son patologas estructurales directas, pueden ser la manifestacin de una patologa estructural o ser origen de una patologa.

Patologa y soluciones en estructuras de concreto

En una estructura de concreto se pueden encontrar las siguientes patologas

Carbonatacin. En la hidratacin del cemento (reaccin entre el cemento y el agua) se forman, entre otros, cantidades importantes de Ca(OH)2, llamado tambin portlandita, que otorga al conjunto un carcter eminentemente bsico y que oscila entre 12 y 13 en valores de Ph (protector de la armadura). 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. La transformacin progresiva de los hidrxidos clcicos en carbonatos clcicos provoca el descenso del carcter bsico hasta valores de Ph de 8 a 9, incluso inferiores, que hacen desaparecer la proteccin qumica que supone el pH bsico (12-13) de cara a la corrosin de las armaduras.La corrosin se produce a lo largo de toda la superficie de la armadura y esto implica el consiguiente aumento de volumen del acero y, posteriormente, la aparicin de grietas en el elemento constructivo.Hay que hacer constar que la carbonatacin comporta una serie de mejoras que seran excelentes si se tratara de un hormign sin armar.

http://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2011/10/11.jpgEstas caractersticas favorables son la mayor resistencia mecnica del hormign, el aumento de la impermeabilidad superficial y mejor comportamiento respecto a las disoluciones agresivas. Para diagnosticar elementos de hormign sospechosos de presentar carbonatacin, se suelen emplear diversos mtodos: desde una simple inspeccin ocular, a la utilizacin de anlisis qumicos y microscpicos. Para detectar, a primera vista, las patologas causadas por la carbonatacin ser necesario buscar en principio manchas de xido y grietas longitudinales que sigan la direccin probable de la armadura. La manera ms clara de detectar esta patologa es mediante un procedimiento qumico, basado en la reaccin de la fenolftalena con el hidrxido clcico. 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.

http://edafologia.ugr.es/miclogia/media/g0104t05.gifhttp://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2011/10/LA-CARBONATACI%C3%93N-EL-PRIMER-C%C3%81NCER-DEL-HORMIG%C3%93N.jpgAluminosis.Se trata de la transformacin de determinados aluminatos clcicos hidratados, cristalizados de forma hexagonal y de estructura metaestable, en otros aluminatos clcicos hidratados cristalizados en forma cbica. Este fenmeno comporta una prdida de la resistencia del hormign y un aumento de la porosidad. Estas patologas sern ms o menos graves en funcin del contenido de cemento por metro cbico utilizado, de la relacin agua/cemento inicial, del proceso de fabricacin y del proceso de curado. Los elementos constructivos afectados por sta patologa son los forjados formados por viguetas autoresistentes o pretensadas y sin chapa de compresin.La gravedad del problema se concentra en todos aquellos locales susceptibles de recibir humedades, como pueden ser los techos bajo cubierta, los forjados sanitarios y todos aquellos locales que se llaman locales hmedos. Las lesiones aparentes en las viguetas son fisuras y grietas y manchas de xido. Para detectar un problema de aluminosis se deber someter a un anlisis qumico una o varias muestras, que determinen la existencia o no de cemento aluminoso, adems de otros ensayos como la difraccin de rayos X que sirve para detectar el grado de transformacin la porosidad. Solucin: Consiste en el refuerzo de aquellos elementos que se hallan deteriorados. Adems de los refuerzos es conveniente realizar una rehabilitacin general de los elementos comunes del edificio (fachadas, medianeras). Al objeto de lograr la mxima proteccin y la eliminacin de humedades.

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 hormign.

Fisuras: Se originan durante el proceso de fraguado (secado) del concreto. Estn relacionadas con defectos en la fabricacin o puesta en obra de la mezcla del concreto, el medio ambiente y transcurrir del tiempo influyen en la evolucin y comportamiento de estas lesiones. Son fisuras prcticamente naturales en las edificaciones. Pueden ser reparadas con tratamientos superficiales, como sellados e inyecciones de resinas (siempre y cuando no sea muy tarde).

No son grietas estructurales. Deben tenerse en cuenta porque pueden facilitar la corrosin de las armaduras, o perdurar en el tiempo, pero en s no representan un riesgo estructural.

Secado superficial del concreto

Causas: Accin del aire seco y/o del sol sobre el concreto mientras se seca.Caractersticas: Son fisuras pequeas, de 2 a 4 centmetros de longitud, algunas pueden llegar hasta 10 centmetros.

Generalmente aparecen en grupos, pueden formar como especies de nidos.

Aparecen durante las primeras horas de vaciado el concreto.

Posible solucin: Se evitan haciendo un buen curado del concreto, humedecindolo adecuadamente en el proceso de secado. Por ser fisuras estticas, pueden ser selladas.

Retraccin.

Causas: El concreto disminuye su volumen porque al fraguar se va evaporando el agua. Este cambio volumtrico, si la estructura tiene las dimensiones limitadas, puede generar la fisuracin del concreto. Caractersticas: Son frecuentes e importantes en zonas secas o con mucho sol.

Aparecen tardamente, en meses, incluso aos.

Pueden tener formas de polgono irregular, pero tambin pueden aparecer paralelas unas a otras.

Su longitud vara entre pocos milmetros y ms de un metro, y su separacin puede ser de pocos milmetros o de hasta 3 metros.

Comienzan como fisuras de poca profundidad, pero pueden convertirse en fisuras cuya profundidad sea importante.

Posibles soluciones: No suelen tener riesgo estructural.
Deben colocarse juntas de retraccin que permitan expansiones y contracciones del concreto, especialmente en elementos de grandes
superficies.
Colocar mallas de acero, que aportan el acero mnimo para evitar grietas por retraccin y temperatura.
Las fisuras delgadas pueden Cicatrizarse, las gruesas se solucionan con inyecciones de resinas epoxi.

Los cambios de temperatura, ciclos de lluvia y secado, de frio y calor.

Causas: Estas grietas se originan debido a la retraccin de la capa superficial del concreto, mientras que el resto del concreto mantiene un volumen constante.Caractersticas: Se manifiestan como grietas en forma de telaraa.

Se forma una especie de red de grietas muy delgadas y de poca profundidad (rara vez superior a 3mm) con poca separacin entre ellas.

Es comn encontrar este tipo de agrietamientos aleatorios en elementos que estn expuestos a la intemperie.

Posibles soluciones: Estas grietas son algo antiestticas, pero por tratarse de grietas superficiales no afectan la integridad estructural del elemento. Si la grieta est estable (muerta), se reparan con inyecciones de resinas epxicas o sellantes en seco, o haciendo ranuras y sellndolas. Para grietas activas (vivas) se recomienda consultar a expertos.

Asentamientos o deslizamientos del concreto durante las primeras horas luego de su colocacin.

Causas: Movimiento del encofrado. Desplazamientos de la armaduraCaractersticas: Frecuentes en las esquinas de huecos de muros y en uniones viga-columna o placa-muro, cuando el concreto es vaciado conjuntamente. Posibles soluciones: Durante el vaciado, se debe permitir el asentamiento del concreto fresco. Durante la ejecucin de la obra, colocar pequeas armaduras en las esquinas superiores de puertas y ventanas.

Tipos fisuras causadas por fuerzas externas, problemas de diseo o de ejecucin

Se originan por problemas o errores en el proyecto o en la ejecucin de la estructura. Tambin por la accin de cargas externas. Corresponden a patologas graves. Son grietas que pueden y deben evitarse con un diseo y uso adecuado de la estructura. Son fisuras que no pueden ser maquilladas o arregladas de manera superficial. Se hace necesaria la intervencin de personal experto y calificado para la correccin y reparacin de las fallas. Son grietas con importancia estructural. Se debe tener cuidado con estas fisuras, porque son sntomas de un mal comportamiento estructural.

Cargas excesivas. Causas: Flexin, compresin, traccin...Caractersticas: Son grietas que generalmente causan alarma. Pueden indicar que el concreto ha sobrepasado su capacidad resistente. Posibles soluciones: Se recomienda hacerle un seguimiento a la evolucin de la fisura para corroborar si se trata o no de una situacin de alarma. Es conveniente llamar a un experto para que realice la comprobacin

Fisuras por flexin.Causas: Son causadas por el exceso de carga en el elemento, que le origina una cierta flexin. Al quitar la carga, generalmente desaparecen.Caractersticas: Inicialmente aparecen en la parte inferior de las vigas, luego evolucionan casi verticalmente y cuando llegan al centro de la viga, se curvean. Evolucionan con lentitud. Generalmente aparecen varias y juntas entre s.Posibles soluciones: Se debe apuntalar el elemento y reforzarlo. Es indispensable llamar a un experto.

Fisuras por cortante.Causas: Aparecen cuando la estructura es sometida a fuerzas cortantes, como las impuestas por un sismo. Son muy peligrosas. Caractersticas: Habitualmente aparecen luego de evento ssmicos. Se presentan pocas, y casi siempre aparece una sola por cada elemento afectado. Evolucionan muy rpidamente, afectan la armadura. Generalmente son grietas que forman un ngulo de 45.Posibles soluciones: Se debe evacuar inmediatamente la edificacin. Llamar urgentemente a expertos, bomberos y proteccin civil. Apuntalar y reforzar el elemento.

Fisuras de compresin. Causas: Se originan cuando el elemento est sometido a fuerzas que lo comprimen excesivamente.Caractersticas: Son peligrosas porque comnmente aparecen en las columnas y evolucionan con rapidez. No son fciles de identificar, generalmente aparecen varias fisuras agrupadas y en sentido vertical. Cuando ocurre pandeo de la columna, aparecen algunas fisuras horizontales y al lado de ellas, otras verticales.Posibles soluciones: Se debe consultar a expertos, ya que est comprometida la integridad de la estructura y de sus ocupantes. Los daos graves en columnas implican la inutilizacin de la edificacin.

Fisuras por torsin. Causas: Generadas cuando el elemento sufre efectos de torsinCaractersticas: Se parecen a las fisuras por cortante. Se pueden distinguir por el sentido de inclinacin que presenten en dos caras opuestas del elemento. Estas grietas se generan en un sentido en una cara de la viga, y en la cara opuesta se manifiestan en el sentido opuesto.Posibles soluciones: Igual que las fisuras por cortante.

Fisuras por traccin Causas: Concentracin de tensiones Caractersticas: En las losas de entrepiso se pueden observar largas grietas a lo largo o ancho de la losa. En paredes se manifiestan como grietas inclinadas a partir de esquinas de dinteles de puertas y ventanas Posibles soluciones: Llamar a un experto para conocer el nivel de peligrosidad

Fisuras por asentamientos del terreno.Causas: Fundaciones mal diseadas o mala compactacin del terreno en uno de los apoyos, pueden provocar movimientos diferenciales excesivos. Si el movimiento es pequeo, el problema ser esttico. Si se produce un importante asentamiento diferencial, la estructura no sea capaz de redistribuir las cargas. Caractersticas: Se forman grietas cercanas a la columna cuyo apoyo se ha asentado, son fisuras inclinadas que apuntan hacia el lado del terreno que no se ha deformado. En casos ms graves se puede observar la grieta y el descenso de la esquina. Posibles soluciones: Se necesita reforzar las fundaciones, es indispensable la intervencin de ingenieros expertos

Asentamientos por presencia de suelos expansivos (como arcillas)Caractersticas: Si el asentamiento es hacia el centro de la estructura, tienden a formarse grietas en las losas inferiores de cada piso o plantas bajas, y en las esquinas de ventanas. El caso contrario es ms peligroso, cuando el suelo que est por debajo del centro de la estructura se hincha, y las esquinas se levantan. Las grietas se producen con mayor intensidad en las losas superiores o plantas altas, y en las esquinas de ventanas.Posibles soluciones: Pueden evitarse mediante una preparacin adecuada del terreno y un diseo apropiado del piso y fundaciones. Intervencin sobre las propiedades del suelo para mejorar su comportamiento. Altos costos. Necesaria implicacin de personal capacitado.

Tensiones tangencialesCausas: Deslizamientos relativos entre elementos, por ejemplo entre column-apared, pared-pared, viga-pared.Caractersticas: Se forman grietas verticales u grietas oblicuas en la unin de las columnas con las paredes, que son juntas dbiles de mortero. Si el deslizamiento ocurre viga y pared, se observan fisuras horizontales en la zona de encuentro. Posibles soluciones: Consultar con expertos para conocer el estado de gravedad de la fisura.

La corrosin de un metal es un proceso electroqumico que requiere un agenteoxidante, humedad y flujo de electrones dentro del metal; se producen una serie dereacciones qumicas en la superficie del metal y cerca de la misma.Se originan por problemas relacionados con el acero del concreto armado.Generalmente intervienen procesos corrosivos. Corresponden a patologas que puedenllegar a ser muy graves si no se corrigen a tiempo. Influyen los elementos agresivos delambiente y la deficiente calidad del diseo o ejecucin del proyecto. Cuando la lesin esantigua, se requiere la ayuda de expertos para corregir las fallas.Son grietas que generalmente, tienen incidencia estructural.La corrosin debe atenderse con tiempo suficiente para evitar la disminucin de laresistencia del elemento. Los errores relacionados con las armaduras en la ejecucin, deben ser necesariamente evitados.

Fisuras causadas por problemas con las armaduras

Corrosin en la armadura. Causas: Por escasez de recubrimiento, o por la falta de capacidad de proteccin del concreto. El agua penetra y se forma xido, que va formando una capa sobre la armadura, la cual va creciendo y ejerciendo presin sobre el recubrimiento hasta romperlo y formar la grieta Caractersticas: Las fisuras aparecen de manera longitudinal a las barras de acero. Pueden llegar a tener grosores grandes (de hasta 1mm) Generalmente aparecen para las barras de las esquinas. Pueden provocar el descascaramiento del concreto. Posibles soluciones: Detener la reaccin qumica cortando los suministros de oxgeno o humedad. Usar concretos de baja permeabilidad. Aumentar el espesor del recubrimiento. Realizar un tratamiento anticorrosivo en los sectores afectados, sacando la capa de concreto que se encuentra floja, limpiando el acero para eliminar el xido y colocando una capa anti xido, luego se pinta el sector con pintura adherente para unir el material nuevo con el viejo y se coloca una capa con mortero de cemento.

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