UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO : CONSTRUCCIONES Y ESTRUCTURAS TEMA : ESTRUCTURAS LESIONADAS Ing. Mario Vazquez Palligas 2ºC 2016 DISEÑO ESTRUCTURAL (74-19) CAUSALES DE FALLA - REFUERZOS - TERAPÉUTICA Clase 3

ESTRUCTURAS LESIONADAS Causales de Fallas  Errónea estimación de acciones  Deficiencia constructiva  Utilización Inadecuada  De aplicación para todo tipo de material estructural  Mantenimiento Incorrecto  Deficiencia de proyecto  Falta de participación de un profesional  Por deficiencia en los Materiales  Por deficiencia en la Ejecución  Interpretación errónea del Funcionamiento Estructural  Error de cálculo  Cargas Verticales  Cargas Horizontales PROYECTISTA CONSTRUCTOR DUE Ñ O

ESTRUCTURAS LESIONADAS Causales de Patología  Defecto de Resistencia  Defecto de Rigidez  Defecto de Interpretación de Detalles Constructivos  Defectos por Mantenimiento Inadecuado  Falta de Equilibrio del Cuerpo Rígido  Mala Calidad del Material - Fractura  Secciones Insuficientes – Deformación Excesiva  Modificaciones de Uso  Fallas del Suelo ó Interacción con Estructura

ESTRUCTURAS LESIONADAS Metodología de Análisis de Patologías  Inventario de Danos  Análisis de la Patología Observada  Comprobación de Hipótesis (justificar con un cálculo)  Soluciones de Refuerzo ó Reparación  Recopilación de Antecedentes  Ejecución de Obras

ESTRUCTURAS LESIONADAS Soluciones de Refuerzo ó Reparación  Primero se evalúa si conviene arreglar o demoler y hacer a nuevo  Progresión o estabilización  Costo de reparación  Tiempo de reparación  Se decide la conveniencia de reparación en función de:  Importancia cultural y/o religiosa  Importancia de los daños

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Reparación  Restauración Distinguir diferencia entre:  Refuerzo Aumentar la capacidad portante de un elemento Existente para prevenir su falla Arreglar una estructura cuya capacidad portante fue superada y ocurrió una falla Ídem Reparación, pero requiere mantener la Filosofía cultural que presentaba la construcción TERAPEUTICA

ESTRUCTURAS LESIONADAS Particularidades de la Reparación  No debe interferir con instalaciones existentes.  No debe afectar elementos sanos.  Proyectar apuntalamientos y puesta en carga.  Se debe planificar bien de modo de no sobrecargar elementos existentes.  Estudiar distintas alternativas, elegir las mas convenientes. Proponer al propietario de ser posible 2 o 3 opciones.  Tarea conjunta con el auxilio de especialistas de distintas disciplinas (arquitectos, Ingenieros, Geotecnistas, Químicos, Instaladores, Laboratorios, etc.).

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Planos de detalles y claros.  Definir y especificar bien el Proyecto.  Debe adaptarse al desarrollo de los acontecimientos.  Requiere condicionantes estéticos.  Requiere experiencia.  No variar distribución de tensiones.  No inducir deformaciones

ESTRUCTURAS LESIONADAS Síntomas  Se manifiestan en forma de:  Permiten conocer causas de las “enfermedades” de las estructuras.  Permiten conocer “enfermedades” que padecen las estructuras.  Es una reacción de la estructura ante un efecto anormal.  Fisuras.  Grietas.  Cambios de coloración (aditivos), cloruros.  Descascaramientos.  Eflorescencia, sales solubles en el hormigón.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Hinchazón.  Movimientos diferenciales.  Falta de verticalidad.  Disgregación del hormigón, se deshace entre los dedos.  Asientos.  Bulones fracturados y soldaduras quebradas.  Pandeo de un elemento o de parte de este.  Perfiles “comidos” por la corrosión.  Cualquier problema típico de maderas.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Desagregación  Disgregación  Fisuras y grietas Ver si so estructurales. Forma, plana o alabeada. Posición y frecuencia. Trayectoria. Espaciamiento. En evolución? Superficiales o no. Testigos de yeso. Deja de haber cohesión, se destruye la pasta, cambio de coloración. Aumento del espesor de fisuras entrecruzadas. Desintegración del hormigón, difícil reparación. Típico ataque por sulfato. Caracterizada por roturas en zonas salientes. Originada por esfuerzos internos. Típico corrosión del acero, hormigón mantiene propiedades.

ESTRUCTURAS LESIONADAS Datos históricos requeridos para análisis  Averiguar calidad de los materiales utilizados en la época.  Conseguir planos (“as built”, constructivos, proyecto, municipales).  Quien construyó y supervisó (Constructora e Inspección).  Fecha de construcción.  Cargas ambientales excepcionales (viento, sismo, nieve, lluvia).  Averiguar sobre cargas accidentales que pudieran haber ocurrido.  Averiguar usos dados a la construcción durante su vida útil.  Conocer calidad del terreno de fundación, estudios realizados.

ESTRUCTURAS LESIONADAS Análisis a realizar  Analizar forma y localización de fisuras y grietas.  Determinación de sintomatología presenta construcción (causas).  Ver estado de las construcciones aledañas.  Basados en ensayos de laboratorio (materiales y/o suelo).  Participación y opinión de otros profesionales especialistas.  Prueba de carga si es necesario.  Evaluación coeficiente de seguridad actual de la estructura.  Evaluar riesgo estructural de la construcción, si es parcial ó total.

ESTRUCTURAS LESIONADAS Ejecución de Obras  Control de calidad de los materiales a emplear.  Requiere mucha vigilancia y supervisión del personal.  Explicar a los operarios.  Personal muy responsable y capacitado.  No improvisar. Mentalidad Conservadora.

ESTRUCTURAS LESIONADAS Patologías Estructuras de Hormigón  Tecnología del hormigón inherente a los materiales componentes:  Diseño: Deformaciones excesivas,  Diseño: Subestimación resistencia del elemento.  Síntomas principales: Fisuras y Grietas.  Deformaciones horizontales, relacionado al confort.  Daño a otros elementos estructurales y no estructurales.  Problemas estéticos.  Cemento.  Agregados.  Agua.  Aditivos.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Tecnología del hormigón inherente al hormigón endurecido:  Ciclos de mojado y secado.  Δt y restricciones de vínculo, disgregación del hormigón.  Ciclos de congelamiento y deshielo, disgregación del hormigón.  Agresión por sulfatos, presente en el agua o en el suelo:  Estringita Secundaria, desagregación del hormigón.  Acción prolongada del fuego.  Reacción alcali-agregado.  Debilitamiento por Lixiviación, oquedades y porosidades.  Eflorescencias, solo estético.  Cambio de coloración.  Corrosión química, desagregación del hormigón.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Corrosión del acero:  Recubrimientos escasos o inexistentes.  Mala calidad del hormigón de recubrimiento.  Agresividad del medio.  Síntoma fisuras en dirección de la armadura.  Problemas aparejados:  Corrosión por reducción alcalinidad del hormigón.  Disminución sección transversal armadura.  Afecta adherencia acero-hormigón.  Fisuración y disgregación del hormigón.  Lixiviación de substancias alcalinas del H˚.  Proceso de carbonatación.  Corrosión por ataque por cloruros.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Reacción incompleta de hidratación del cemento por falta de agua  Tecnología del hormigón inherente al hormigón fresco (elaboración):  Transporte inadecuado, deja de ser cohesivo y se segrega.  Colocación defectuosa, segregación del hormigón fresco.  Mezclado prolongado.  Curado inadecuado, se evapora el agua y no se completan las reacciones de hidratación del cemento.  Mayor demanda de agua.  Compactación defectuosa, poros, oquedades y nidos de abeja.  Menor asentamiento.  Hormigonado en climas calurosos:

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Mayor velocidad de fraguado.  Juntas de hormigonado no previstas.  Cuesta penetración de aire.  Mayor fisuración plástica.  Hormigón endurecido menos resistente.  Hormigón endurecido con fisuración térmica.  Hormigonado en climas fríos:  Retarda e inhibe el fraguado.  Produce expansiones, hormigón endurecido poroso.  H˚ endurecido con menor adherencia pasta-agregado.  H˚ endurecido menos resistente.  H˚ endurecido menos durable.  H˚ endurecido con reventones.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Problemas en estructuras de hormigón masivo.  Utilización inadecuada de desmoldantes.  Inadecuada secuencia de desapuntalamiento.

ESTRUCTURAS LESIONADAS

Patologías Estructuras de Acero  Fatiga, síntomas fisuras.  Pandeo:  Deformación en elementos flexados, el acero presenta una alta relación resistencia/rigidez. Mayor problema en aceros de A.R.  Pandeo por torsión pura de elementos lineales.  Pandeo por flexo-torsión de elementos lineales.  Pandeo por flexión pura de elementos lineales.  Abollamiento de chapas, fundamental en perfiles armados.  Pandeo lateral-torsional en vigas por arriostramiento insuficiente.  Alabeos.  Oxidación de perfiles y uniones en general. Oxidación Galvánica.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Falla en uniones:  Reducción resistencia por acción prolongada fuego.  Corrosión.  Falta o falla de bulones:  Desprendimiento soldadura:  Mal ajuste de tuercas. Ajuste hermético y pretensado.  Falla de elementos de uniones:  Falta de resistencia.  Sección insuficiente.  Mala calidad de ejecución.  Corte. Tracción. Corte y Tracción.  Aplastamiento en perfiles.  Bloque de corte en perfiles.  Distancias mínimas a borde y entre bulones.  Deformación.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Rotura por tracción.  Bloque de corte en chapa.  Aplastamiento en chapa.  Estado de apoyos elastoméricos.  Pintura:  Deterioro de la capa de recubrimiento.  Ampollado de la pintura.  Ausencia de anti óxido (imprimante de zinc).  Espesor de película insuficiente según agresión.  Deterioro o defectos de galvanizado.  Reparado de galvanizado inadecuado (galvanizado en frío).  Corrosión blanca del galvanizado.  Alternativa acero inoxidable.  Ignifugado contra incendio.  Inadecuada preparación de la superficie previo al pintado.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Estructuras con mayor periodo fundamental, más flexibles.  Por lo anterior mayores acciones por viento y oscilaciones.  Estructuras isostáticas, mayor problemas por mecanismos.

ESTRUCTURAS LESIONADAS

Patologías Estructuras de Madera  Ataques de agentes biológicos:  Roturas.  Deformaciones.  Taladro.  Polilla.  Hongos.  Fisuras.  Termitas.  Putrefacción.  Inadecuada conservación de escuadrías.  Cambios volumétricos por cambio de humedad.

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Estado de las pinturas:  Calcinación del material por acción del fuego.  Similares problemas en uniones que en el acero (tirafondos).  Pintura protectora agentes biológicos.  Pinturas o barnices, humedad a la madera.

ESTRUCTURAS LESIONADAS

Patologías Estructuras de Mampostería  Orientación de fisuras :  Posición de fisuras:  Síntomas principales: Fisuras y Grietas.  Pasante en ambas caras.  En una sola cara.  Vértices de aberturas (puertas ó ventanas).  Verticales.  Inclinadas.  Horizontales.  Alabeadas. (a la grieta se la suele definir como una abertura incontrolada que afecta todo el espesor)

ESTRUCTURAS LESIONADAS  Movimiento del techo por contracciones o dilataciones.  Reviente por deformación excesiva de elementos estructurales.  Asentamientos diferenciales.  Socavación del suelo sustentante.  Falta de trabazón entre muros perpendiculares.  Falla del mortero de unión:  Falla de aislación térmica ó de vapor ó hidráulica.  Ascensión capilar.  Morteros mal elaborados.  Técnica inadecuada (mojado de ladrillos).  Falta de adherencia entre mortero y ladrillo.

ESTRUCTURAS LESIONADAS Grietas Unión muros nuevos con existentes

ESTRUCTURAS LESIONADAS Asentamientos

ESTRUCTURAS LESIONADAS

Cargas

ESTRUCTURAS LESIONADAS Estados de cargas muy diferentes

ESTRUCTURAS LESIONADAS Deformaciones en elementos estructurales

ESTRUCTURAS LESIONADAS

Apoyo en los extremos Aberturas

ESTRUCTURAS LESIONADAS Empuje entre muros adyacentes Contracción térmica

ESTRUCTURAS LESIONADAS Contracciones

ESTRUCTURAS LESIONADAS Cargas actuantes no consideradas en el Diseño

ESTRUCTURAS LESIONADAS

MUCHAS GRACIAS Ing. Mario Vazquez Palligas …continúa clase 4