INDICE
1. GLOSARIO
………..pág.2-3
2. REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO 2.1 CIMENTACIÓN
………..pág. 4
2.1.1 ENSANCHAMIENTO DE CIMENTACIÓN 2.2 COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO
………..pág. 4
………..pág. 5
2.2.1 REFORZAMIENTO CON ENCAMISADO DE CONCRETO
………..pág. 5
2.2.2 REFORZAMIENTO CON ENCAMISADO DE ACERO
………..pág. 6
2.2.3 REFORZAMIENTO CON PLANCHAS DE ACERO UNIDAS
………..pág. 6
2.2.4 REFORZAMIENTO CON ENCAMISADO FIBRAS F IBRAS DE CARBÓN
………..pág. 7
2.3 MUROS DE CONCRETO ARMADO
………..pág. 8
2.3.1. AUMENTO DE SECCIÓN
………..pág. 8
2.4 VIGAS DE CONCRETO ARMADO
………..pág. 8
2.4.1 REFORZAMIENTO CON CONCRETO ARMADO
………..pág. 8
2.4.2 REFORZAMIENTO CON PRETENSADO EXTERNO
………..pág. 9
2.4.3 REFORZAMIENTO CON BANDAS DE ACERO
………..pág. 9
2.4.4 REFORZAMIENTO CON PLANCHAS DE ACERO
………..pág. 10
2.5 LOSAS DE CONCRETO ARMADO
………..pág. 11
2.5.1 REFORZAMIENTO CON CONCRETO ARMADO
………..pág. 11
3. REHABILITACIÓN Y REPARACIÓN DE CONCRETO ARMADO
……. pág12-13
4. COMENTARIO
………..pág. 14
1
GLOSARIO
ADHESIVO EPÓXICO:
Llamados adhesivos estructurales o de ingeniería. Sirven para pegar gran cantidad de materiales, incluidos algunos plásticos, y se puede conseguir que sean rígidos o flexibles, transparentes o de color, de secado rápido o lento.
ANCLAJE:
Sujeción de partes de una construcción por medio de tirantes y cables que las inmovilizan.
CONCRETO PROYECTADO:
Es un proceso por el cual el concreto comprimido es proyectado a alta velocidad por medio de una manguera sobre una superficie. La mezcla que se utiliza para este tipo de hormigón es relativamente seca y se consolida por la fuerza del impacto.
ELEMENTO ESTRUCTURAL:
Es cada una de las partes que constituye una estructura y que posee una función resistente dentro del conjunto.
EMBEBIDA:
Empapar.
ENCAMISADO:
Forrar las paredes interiores de un molde
.
ESCARIFICAR:
Hacer en alguna parte del cuerpo cortaduras e incisiones muy poco profundas.
ESTRUCTURA:
Es el conjunto de elementos resistentes, convenientemente vinculados entre sí, que accionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas. Su finalidad es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo el espacio arquitectónico, sin sufrir deformaciones incompatibles.
PATOLOGÍA
Es la ciencia que está encargada del estudio de las lesiones en su más amplio sentido, es decir, como procesos o estados anormales debidos a causas conocidas o desconocidas.
2
PRETENSADO:
Es la creación de esfuerzos permanentes en una estructura de manera intencionada, con el propósito de mejorar su desempeño bajo diversas condiciones de servicio.
RESANE:
Restaurar algo que estaba dañado.
RIGIDEZ:
Es la capacidad de un elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos.
SATURADO:
Ocupar completamente o utilizar una cosa hasta el límite de su capacidad.
SISMO:
Son movimientos convulsivos en el interior de la tierra y que generan una liberación repentina de energía que se propaga en forma de ondas provocando el movimiento del terreno.
3
REPARACIÓN, REFORZAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO El reforzamiento está dirigido a incrementar la capacidad de carga y el estado de serviciabilidad de una estructura. Esto se vuelve necesario cuando los diseños son adaptados para cubrir nuevas solicitaciones o cuando existen errores en el diseño. Los métodos de reforzamiento pueden causar cambios en la rigidez, capacidad de carga, ductilidad y propiedades de amortiguamiento de los edificios. Estas propiedades deben ser tomadas en consideración cuando se modifica la capacidad de carga de la estructura.
1. CIMENTACIONES 1.1 ENSANCHAMIENTO DE CIMENTACIÓN
Cuando se va a reforzar una cimentación, lo primero que se debe hacer es asegurar la estabilidad de la estructura. Seguido de esto, la cimentación debe ser reforzada para poder distribuir la carga de la estructura adecuadamente. Una perfecta conexión entre la antigua y la nueva cimentación es un requisito fundamental para una óptima distribu ción de las cargas. La cual se logra rompiendo las aristas y escarificando la superficie, luego se limpia el concreto viejo con aire comprimido. Después se coloca el acero de refuerzo de acuerdo al diseño, después se aplica el conector (puente) de adherencia y adhesivo de base epóxica, luego se coloca el concreto nuevo, el cual debe ser vibrado adecuadamente. La conexión requerida entre el concreto existente y el nuevo es obtenida utilizando varillas de acero espaciadas adecuadamente, unidas con aditivos. Además, la superficie debe ser trabajada para una óptima adherencia.
4
2. COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO
Las fallas de las columnas individualmente son frecuentemente debido a un inadecuado diseño. Cuando estas presentan deterioro en su superficie y las varillas son visibles, estas fallas pudo haberse causado debido a insuficientes anclajes, insuficientes estribos. El daño a las columnas puede causar que pisos o incluso estructuras puedan colapsar. Generalmente ocurre la denominada falla por corte de las llamadas columnas cortas. Estas son columnas que son impedidas de su libre movimiento y soportan la fuerza cortante en la parte libre de esta. 2.1 REFORZAMIENTO CON ENCAMISADO DE CONCRETO
Las columnas pueden ser reforzadas con concreto encofrado o con concreto proyectado y refuerzo adicional. El reforzamiento con concreto encofrado tiene la ventaja que el trabajo puede ser realizado con poco ruido y el área circundante puede seguir siendo utilizado durante el proceso de reforzamiento. La desventaja de este tipo de reforzamiento es la gran cantidad de trabajo necesario para el encofrado y el problemático proceso de compactado. En cambio. La ventaja del concreto proyectado es en particular su gran versatilidad para los diferentes tipos de reforzamientos de elementos de una estructura y el rápido progreso una vez que el equipo está instalado. El gran equipo y la ne cesaria experiencia del operador, quien tiene una gran influencia en la calidad del trabajo, son las desventajas de este procedimiento. Otra desventaja del concreto proyectado es que es ruidoso y un poco sucio. Para que esto se lleve a cabo El agujero de anclaje es llenado con adhesivo y el refuerzo de acero colocado en él. En varios casos, la buena adhesión entre el elemento existente y el refuerzo es importante. Por esta razón, una gran importancia se le debe dar a la preparación de la superficie. Es también importante la conexión del refuerzo en la cimentación y la estructura para asegurar una óptima transmisión de fuerzas.
5
2.2 REFORZAMIENTO CON ENCAMISADO DE ACERO
En muchos casos, las columnas son encajonadas en un encamisado de acero. El cual es de aproximadamente 5 mm de espesor, el mismo que debe ser soldado longitudinalmente en el sitio. El espacio de 2 a 3 cm que queda entre el concreto y el encamisado de acero es rellenado con grout de alta resistencia. Con columnas rectangulares en particular, el anclaje del encamisado en el concreto es utilizado como sustitución del estribo. Normalmente, los conectores son utilizados para transmitir los momentos de la cimentación a la estructura. Una buena adherencia se logra eliminando las aristas y todo el concreto dañado del núcleo de la columna original. Luego se debe escarifi car la superficie de concreto viejo, tanto de la columna como de la viga y/o losa. La superficie debe de estar seca antes de aplicar el conector de adherencia, adhesivo de base epóxica, antes de vaciar el concreto fluido.
2.3 REFORZAMIENTO CON PLANCHAS DE ACERO UNIDAS
Las columnas de concreto armado pueden ser reforzadas utilizando bandas de acero unidas o encamisadas con planchas completas de acero. Para una buena adherencia se escarifica la cara de concreto, formando una superficie plana y rugosa, si fuera necesario se rellenara las cavidades. Los componentes de acero son soldados juntos y unidos al elemento utilizando conectores o anclajes. El encamisado de acero es adherido con un doble componente adhesivo de resinaepóxica. Este tipo de reforzamiento con planchas de acero es u tilizado para reforzar o reparar columnas mientras los ambientes están en uso, debido a que el trabajo causa menos ruido y desperdicios.
6
2.4 REFORZAMIENTO CON ENCAMISADO DE FIBRAS DE CARBÓN
Las columnas de concreto armado también pueden ser reforzadas con fibras compuestas de alta resistencia. Estas son usualmente fibras de carbón. La superficie de concreto viejo debe tener una superficie plana sin concreto dañado. Se debe aplicar el puente de adherencia, adhesivo de base epóxica en la superficie de concreto y las fibras de carbón deben ser embebidas en resina epóxica antes de ser colocada alrededor de la columna donde se formara un sólido encamisado después del curado. Las columnas cuadradas y circulares son particularmente adecuadas para este método, además, debido a que tienen la ventaja de que no necesita soldadura.
7
3. MUROS DE CONCRETO ARMADO 3.1 AUMENTO DE SECCIÓN
Los muros de concreto armado, también llamados placas son frecuentemente reforzados aplicándoles una capa en su superficie formado de concreto proyectado. Para una adecuada adherencia se debe escarificar la superficie usando chorro de arena, eliminar la nata de cemento superficial del concreto, para de esta manera lograr una buena superficie de adherencia. El sustrato debe estar saturado y con la superficie seca, sin encharcamiento. Las características del concreto a emplear las proporciona el diseñador de la mezcla. El espesor del nuevo concreto variara para satisfacer los requerimientos del diseño.
4. VIGAS DE CONCRETO ARMADO
En varios casos el motivo del daño a las vigas, no es por mal diseño sino por fallas o deformaciones de otros elementos estructurales de la edificación. 4.1 REFORZAMIENTO CON CONCRETO ARMADO
Las vigas de concreto armado pueden ser reforzadas dándoles un recubrimiento adicional de concreto, el cual debe estar de acuerdo al diseño. Se colocan nuevos estribos fijados con expansor de anclaje de base poliéster. El acero longitudinal debe estar embebido en concreto y anclada a las columnas. El concreto compactado debe ser colocado cuidadosamente para asegurar que no existan fallas y que no existan puntos débiles. Se debe vaciar por un solo lado de la viga hasta que aparezca del otro lado, evitándose la formación de bolsas de aire. Además, se debe utilizar vibradores para una adecuada compactación. La transmisión de esfuerzos se puede lograr adecuadamente con el uso de aditivos.
8
4.2 REFORZAMIENTO CON PRETENSADO EXTERNO
El reforzamiento o reparación correctiva de vigas de concreto armado puede ser llevado a cabo utilizando un pretensado longitudinal o transversal. El pretensado longitudinal es usualmente utilizado en los elementos de la parte exterior de la estructura. Esto elimina el costoso trabajo de instalación de un tensionado en la parte interna. Las medidas de protección contra la corrosión deben ser muy cuidadosas en los elementos postensores, ya que de ellos depende el reforzamiento. El tensionado transversal de vigas de concreto armado conlleva a una gran cantidad de perforaciones debido al gran número de estribos a ser tensionados.
4.3. REFORZAMIENTO CON BANDAS DE ACERO
Este método es muy conveniente cuando no se desea interrumpir el funcionamiento de la estructura. La superficie debe estar libre de revestimiento de pintur a y tarrajeo. Se debe tener una superficie plana y rugosa. Las bandas de acero son fijadas a la viga con tornillos y tuercas, los cuales son embebidos en la viga con expansor de anclaje de base poliéster. Las bandas deben ser presionadas fuertemente con la ayuda de las tuercas, respetando su tiempo de manipulación y secado. El espesor del adhesivo debe ser uniforme a lo largo de todo el refuerzo.
9
Las bandas de acero se adhieren a la e structura por medio de pernos. Los cuales se requieren para transmitir las fuerzas de corte de la viga a la losa en compresión, según sea el caso. Se utilizan sistemas de anclajes con adhesivos. Es importante que los pernos de anclaje tengan una adecuada resistencia a la corrosión.
4.4 REFORZAMIENTO CON PLANCHAS DE ACERO
Como con los pisos de concreto armado, el reforzamiento de vigas de concreto armado puede ser con refuerzo adherido. En particular, las ventajas de este método de reforzamiento son la no-modificación de la altura de piso a techo, el poco ruido y suciedad causada. Se debe eliminar los revestimientos de pintura y resane del mortero, lijar la superficie del concreto, para de esta manera lograr una superficie plana y rugosa. Antes de colocar el puente de adherencia la superficie debe de limpiarse con aire comprimido o acetona y debe estar seca. Las planchas de acero deben ser preparadas con chorro de arena o lijamiento metálico y deben limpiadas y secadas con chorro de aire comprimido. Las planchas son fijadas a la viga con tornillos y tuercas, los cuales son embebidos en la viga con expansor de anclaje de base poliéster. La aplicación del acero requiere solo una pequeña cantidad de perforaciones para el anclaje en la viga existente, lo cual es una ventaja, debido a que usualmente esta s tienen las varillas de acero muy juntas.
10
5. LOSAS DE CONCRETO ARMADO 5.1 REFORZAMIENTO CON CONCRETO ARMADO
El reforzamiento de losas con concreto se puede hacer incluso con concreto proyectado o con una capa adicional de concreto. El reforzamiento de concreto proyectado y refuerzo adicional es usualmente empleado en la parte inferior de la losa. Esto es también recomendado cuando otros elementos de la estructura deben ser reforzados con este método.
La superficie debe ser escarificada. El sustrato debe estar saturado con la superficie seca. El nuevo acero a utilizarse debe estar fijado con insertos ahogados con expansor de anclaje. Los extremos del nuevo acero longitudinal deben estar previstos de anclaje a vigas. Cuando se esté aplicando el concreto es muy importante la forma de aplicación del concreto, para evitar el concreto remanente y posibilitar una buena cobertura del acero de refuerzo. La ventaja de este método es que el concreto existente es usado como encofrado. La transferencia de esfuerzos cortantes entre la losa existente y el nuevo concreto es asegurada utilizando conectores de corte.
11
REHABILITACION DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO Las estructuras de concreto son susceptibles de sufrir durante su vida de servicio diversas incidencias que pueden hacer necesaria una interve nción, más o menos enérgica, con objeto de recuperar su aspecto, reponer su capacidad mecánica original (reparaciones) o incrementar la misma (refuerzos). SISTEMAS DE REPARACIÓN TRATAMIENTO DE FISURAS
La aparición de fisuraciones en las estructuras de concreto armado constituye una de las patologías de aparición más frecuente. Su origen puede ser muy variado. Mientras a veces es síntoma de una grave situación estructural, en otras ocasiones no se trata más que de un mero problema de índole estético, sin mayores repercusiones. La fisuración de una estructura con lleva una serie de implicaciones que cabe recordar. En primer lugar, se trata de un síntoma del comportamiento inadecuado de la estructura frente a un estado tensional de tracciones que no ha sido capaz de soportar el concreto. SELLADO DE FISURAS
El sellado puede consistir en la aplicación de una banda elástica que puentee la fisura, o bien puede contemplar la penetración, en mayor o menor grado de una masilla elástica capaz de absorber los movimientos que sean previsibles en la fisura. INYECCIÓN DE FISURAS
La inyección de la fisura puede ser total o parcial. En ambos casos, tras la limpieza previa de la fisura, se procederá a la colocación de los inyectores, al sellado de la fisura y, finalmente, a la inyección propiamente dicha.
METODOLOGÍA DE REPARACIÓN
Daños por corrosión de armaduras. Las reparaciones de daños originados por la existencia de armaduras corroídas (fisuraciones, pérdidas de recubrimientos, pérdida de sección de armadura, etc.), obedecen generalmente al siguiente esquema metodológico:
12
-
SANEADO DEL HORMIGÓN DAÑADO Inicialmente, debe procederse a la eliminación de la parte de hormigón que no esté sano, quitando todo resto de partículas sueltas, de materiales adheridos, manchas y suciedades, etc. Esto se realizará en una primera fase mediante medios mecánicos (picado, cepillado, etc.) y en una segunda, suele ser conveniente aplicar chorro de arena al objeto para eliminar al completo cualquier resto de material indeseable sobre la superficie.
-
LIMPIEZA Y PASIVIZACIÓN DE LAS ARMADURAS La limpieza de las armaduras debe realizarse para eliminar los restos de óxido que se encuentre en las mismas.
-
RECUPERACIÓN DE LA SECCIÓN DE HORMIGÓN Esta es la fase en la que intervienen los morteros de reparación, si bien en ocasiones, cuando los volúmenes de hormigón a reponer sean los adecuados, es posible recurrir también a otras técnicas, como es el caso del hormigón proyectado, que se tratará más adelante.
-
PROTECCIÓN DE LAS SUPERFICIES REPARADAS Una vez ejecutada la reparación, se deberá proceder al revestimiento y protección de la superficie de la estructura mediante una pintura de protección. En ocasiones, es necesario enlucir con mortero previamente la superficie para conseguir un buen acabado superficial, en cuyo caso se procurará extremar las precauciones para evitar fisuraciones nocivas.
MATERIALES PARA LA REPARACIÓN
MORTEROS DE CEMENTO: Selección de materiales y aditivos (fluidificantes, expansores, polímeros acrílicos).
MORTEROS PREDOSIFICADOS: Cementos y áridos seleccionados con aditivos especiales (control de retracción, alta compacidad, mejoradores de adherencia).
HORMIGONES: Diseño cuidadoso, uso de aditivos especiales (microsílice, fluidificantes, expansores).
SISTEMAS EPOXICOS: Puentes de adherencia hormigón fresco endurecido y hormigones endurecidos, productos de inyección, adhesivos especiales).
REFUERZOS EXTERNOS: Refuerzos con fibra de carbono.
13
COMENTARIO
El reforzamiento de una estructura (columna, viga, losa, cimentación) está dirigido a incrementar la capacidad de carga y el estado de serviciabilidad de una estructura existente. Los métodos de reforzamiento pueden causar cambios en la rigidez, capacidad de carga, ductilidad y propiedades de amortiguamiento de los edificios. Ello puede ser el motivo principal de sus fallas, los elementos estructurales muestran síntomas de un comportamiento inadecuado de la estructura existente. A la vez no se tomaron en cuenta las características relevantes del edificio para una buena respuesta sísmica como es el peso, forma de planta, separación, forma en altura, redundancia, alineamiento de ejes. Por ello la reparación de estructuras es una actividad muy importante, porque cada edificio está expuesto a un diferente evento sísmico en un diferente lugar del planeta. Por los mencionados motivos se recomienda que desde la concepción del proyecto se trabaje de forma conjunta entre el arquitecto y el ingeniero estructural, entendiendo de qué manera las decisiones pueden afectar el comportamiento sismorresistente de la estructura a construir. De esta forma no habrá que buscar soluciones estructurales muy complicadas para resolver el problema producido a causa de concepciones arquitectónicas inadecuadas ni poner en riesgo innecesario la seguridad sísmica del proyecto.
14
