Patologías en estructuras de hormigón armado

Transcripción

1 Manifestaciones de patologías en la construcción Patologías en estructuras de hormigón armado Pathologies in reinforced concrete structures Sonia Loustaunau (1); Teresita Poppolo(2) (1) Arquitecta, Empresa de Arquitectura - área: Asesoramiento y Estudio de Patologías en la Construcción (2) Arquitecta, Empresa de Arquitectura - área: Asesoramiento y Estudio de Patologías en la Construcción E mail: arq.teresapoppolo@gmail.com Maldonado 2157, CP 11200, Montevideo, Uruguay Resumen El objetivo de este trabajo es, a partir de ejemplos concretos, estudiar las patologías que se presentan en distintos elementos que conforman una estructura de hormigón armado. La metodología usada parte de la recopilación de inspecciones y diagnósticos realizados en los últimos 10 años, considerando casos en construcciones de distintas épocas; seleccionando los más significativos. Estos fueron analizados teniendo en cuenta factores tales como: tipo de elemento estructural método constructivo usado, edad de la construcción, ubicación en el medio ambiente, orígenes de la patología terapéutica aplicada Como conclusión se puede decir que los motivos determinantes de la patología se encuentran en: ausencia de mantenimiento, control en obra, por ejemplo llenado defectuoso de la pieza, y diseño de la estructura. Palabras Clave: Hormigón armado, Patologías, Diagnostico, Terapéutica, Mantenimiento. Abstract The objective of this work is, starting from concrete examples, study the pathologies that arise in different elements forming a reinforced concrete structure. The methodology used is based on collection of inspections and diagnoses carried out in the last 10 years, whereas cases in buildings from different periods; selecting the most significant. These were analyzed taking into account factors such as: type of structural element construction method used, age of the building, location in the environment, origins of pathology applied Therapeutics As a conclusion we can say that the determining reasons of pathology are: absence of maintenance, control at work, for example faulty filling piece, and structure design. Key words: Reinforced concrete, Pathology, Diagnostic, Therapeutic, Maintenance.

2 1 Introducción En nuestro país el hormigón armado es un material de uso casi exclusivo en la construcción de edificios. Varios factores hacen que no siempre se comporte de un modo adecuado lo que provoca la aparición de las distintas patologías. Estas afectan el confort de los seres humanos, alterando de cierta manera, la calidad de vida. Al iniciar la inspección ocular por la aparición de patologías, los síntomas más habituales que nos indican la existencia de las mismas son la presencia de: rugosidades, ampollas, cambios de coloración como por ejemplo manchas de color ferroso, grietas, fisuras, desprendimientos y en casos más extremos la existencia de exfoliación. Estos síntomas se presentan en el material de terminación sobre el hormigón o en el mismo hormigón cuando la estructura es de hormigón visto. Todos estos cambios se producen por reacción química entre agentes externos agresivos y el hormigón; esta reacción química puede deberse a la carbonatación, oxidación de la armadura por falta de recubrimiento, porosidad en el hormigón y en ambientes marinos la salinidad. De acuerdo a los trabajos realizados por nuestra Empresa de Arquitectura a través del asesoramiento que presta a sus clientes, se han seleccionado ejemplos de distintos elementos estructurales de hormigón armado que presentan fallas, tomando cinco casos los cuales consideramos significativos. Para el desarrollo del artículo se tuvo en cuenta el trabajo de inspección ocular, estudio de planos de la estructura, cateos, diagnóstico, terapéutica aplicada y otros antecedentes por ejemplo memorias constructivas y consultas a especialistas en materias afines. A través de los diferentes estudios e intervenciones realizadas la falta de mantenimiento es la principal causa de deterioro del hormigón; aunque pueden existir otros factores tales como errores constructivos, de diseño o control en la realización de la obra. 2 Desarrollo 2.1 Viga que oficia de aleta de sostén para revestimiento de ladrillo visto Este ejemplo se presenta en un edificio construido en En el año 2002, se realiza la inspección ocular de todo el edificio, para desarrollar un plan de mantenimiento programado. Entre las patologías encontradas se presenta el problema de la viga de sostén del revestimiento de ladrillo visto en todo el tramo del primer nivel del edificio. Se observaba: una importante grieta entre el revestimiento y el muro interior, una deformación del tramo de revestimiento referido y el desplazamiento de la viga de sostén. Figuras 1 y 2. Figura 1 Grieta entre revestimiento y muro interior Figura 2 Desplazamiento de la viga sostén

3 Consultados los planos de estructura del edificio no se encontraron elementos que indicaran como estaba resuelta esta viga. Se decide realizar un primer cateo para introducir una cámara que permitiera ver como estaba resuelta; este estudio no dio resultados claros, había armaduras pero no se veía la forma como estaba vinculada al resto de la estructura. Se temía por el desprendimiento del revestimiento por lo cual se decide quitar todo el ladrillo de ese tramo y realizar un cateo destructivo para verificar la causa del problema. Al comenzar el cateo se descubrió que la viga estaba sustentada desde la losa de techo (de bovedilla) por los hierros secundarios de esta, que hacían las veces de estribo de la viga, la cual estaba armada con tres hierros. Además se constató que esta pieza fue llenada a posterior, pues el hormigón de ella se desprendía sin dejar rastros en el hormigón de la losa. Figuras 3 y 4 Figura 3 armadura de la viga Figura 4 hormigón liso en la zona de unión de la viga con la losa Como solución se resuelve sustituirla por una estructura de perfiles de hierro anclados a los pilares existentes mediante bulones de expansión y para: alcanzar las dimensiones necesarias a los efectos de soportar el ladrillo, facilitar el apoyo al reconstruirlo, proteger la vida de perfil de hierro e igualar con las otras aletas existentes; se procedió a estribar el perfil y llenarlo con hormigón. Para el llenado se usó un árido grueso de dimensiones máximas 10 mm. Figuras 5 y 6. Figura 5 Esquema de la solución estructural

4 Figura 6 Detalle de la solución estructural Para finalmente reconstruir el muro de revestimiento de ladrillo. Figura 7 Figura 7 Obra terminada revestimiento terminado viga de soporte terminada

5 2.2 Muro de contención Un edificio construido en el año 1958 cuenta con dos niveles de garaje subterráneos. En el techo del nivel inferior y en el piso del nivel superior aparecieron importantes filtraciones, marcando zonas mojadas de entre 30 y 50 cm. de altura en todo el perímetro de los muros de contención. Es decir, el problema se presenta en el encuentro de la losa de separación de ambos niveles con los muros de contención. Se realizaron diferentes estudios para diagnosticar la causa de esta filtración que aparecía luego de 40 años de construido el edificio. Planos de estructura, memorias constructivas, instalaciones sanitarias, red de saneamiento de edificios linderos, red externa de abastecimiento de agua potable, información sobre el nivel de las napas freáticas. Se pudo comprobar que el agua provenía de las napas freáticas, debido al importante crecimiento del nivel de estas, en los últimos años. Para mejor comprensión se agregan las plantas de los dos niveles de garaje. Figuras 8 y 9 Figuras 8 Planta subsuelo 1 Figura 9 Planta subsuelo 2 Se observa entonces, figura 10, que la patología se presenta en el punto más débil de la construcción de este muro de dos niveles. De acuerdo a las memorias constructivas el llenado del mismo se hizo en tres etapas: en la primera se lleno el muro hasta la primera losa, luego se llenó la losa y se culminó con el llenado del tramo superior del muro de contención. Se produce entonces una fisura por la cual el agua filtra. La solución adoptada fue realizar un tratamiento en toda la superficie del muro en los dos niveles, abarcando además una faja de un metro de piso, de modo de evitar que el agua filtrara por este. Este tratamiento se realizó con productos tipo morteros impermeabilizantes a base de cemento modificado con polímeros. Para la aplicación de este mortero se procedió del siguiente modo: se escarificó la superficie para lograr la adherencia, luego se aplicó el mortero y se pintó. En el pavimento se realizó para protección una carpeta de arena y portland.

6 Figura 10 Zonas por donde filtra el agua 2.3 Pilares de Hormigón armado En este edificio construido en el año 1970, ubicado en una zona cercana al mar, que consta de planta baja más 13 plantas altas, los pilares de sostén ubicados en un espacio cubierto por la losa del primer nivel y abierto en sus laterales para conformar las cocheras del mismo. En la figura 11 se muestra la panta con los pilares que presentan patologías importantes figuras 12, 13 y 14 Figura 11 Planta de la cochera donde están los pilares

7 Figura 12 Armadura expuesta y grieta Figura 13 Armadura expuesta Figura14 Armadura expuesta Realizados los estudios correspondientes el revoque presentaba un alto grado de carbonatación y salinidad. Además dentro de los pilares había cañerías de hierro que conducían electricidad. Luego se hicieron cateos del tipo destructivo para comprobar el estado de las armaduras verificándose exfoliación en las armaduras principales. Todos estos elementos contribuían para que el caso revistiera extremo peligro pues los pilares constituyen un punto crítico en una estructura de hormigón armado. Para resolver la deficiencia se realizó el siguiente trabajo: se picaron los revoques en su totalidad y se quitaron las zonas de hormigón en mal estado. Se delimitó la zona a reparar mediante el corte superficial con amoladora. Esto permitió reparar y liberar las armaduras en todo su diámetro para luego limpiarlas con cepillo de acero y así quitar las capas exfoliadas. Se cuantificó la perdida de sección de las armaduras a los efectos de sustituir y/o reforzar tramos; todo ello de acuerdo a la normas de anclaje para empalme de armaduras principales y estribos. Sobre las armaduras limpias se aplicó un protector contra la corrosión de aceros en estructuras de hormigón armado. Para recomponer la sección previamente se aplicó una lechada de adherencia, compuesta con arena y portland por partes iguales y como aglutinante un mejorador de morteros diluido en agua al 50% y finalmente mediante el uso de morteros específicos se completó la sección de pilar. A los efectos de asegurar una mejor protección en función del medio ambiente en el cual estaba inserto el edificio se aplicó un inhibidor de la corrosión para estructuras de hormigón armado en toda la superficie de los pilares. El revoque se realizó con mortero de arena y portland y como terminación se usó pintura en base a resinas sintéticas de alta elasticidad, resistencia a la intemperie y a la radiación ultravioleta. En la figura 15, se muestran los pilares terminados. Figura 15 Obra terminada

8 2.4 Techos de garaje En el año 1997 se construyó un complejo de viviendas que abarca una manzana completa, el subsuelo existente que data de 1945 se conservó dándole como destino los garajes. Realizada una inspección ocular se pudo observar el pésimo estado de la estructura de hormigón del techo de estos. Figuras 16 y 17 Figura 16 Estado de la estructura de techo losa y vigas Figura 17 Estado de la estructura de techo vigas Sobre esta zona hay un amplio patio, dada la edad de la construcción del complejo y la verificación de filtraciones hacia el garaje cuando llovía, se consideró que la impermeabilización estaba caduca. También en todas las paredes del local hay humedad por capilaridad, lo cual contribuye a la exposición de la estructura a un ambiente húmedo. Se propuso proceder a la impermeabilización del mismo para luego hacer la reparación de la estructura de hormigón, realizando tratamiento de hierros y recomposición de las secciones de hormigón faltantes, para finalmente hacer un tratamiento de humedad de suelo. El procedimiento usado fue: a) Para la impermeabilización: retiro del pavimento y toda la impermeabilización existente; en las zonas de pluviales se picó para descender el nivel y generar un embudo realizado con arena, pórtland e hidrófugo; realización de gargantas en todo el perímetro de 20 cm de altura; aplicación de emulsión asfáltica como mordiente; colocación de membrana de 4 Kg. por metro cuadrado con alma de polietileno y terminación de aluminio gofrado, con los solapes correspondientes. Para la terminación del revoque que cubre la garganta se tuvo en cuenta de realizar una buña a la altura de 20 cm. sobre nivel del patio para separar el revoque nuevo de la garganta con el existente y así evitar fisuras, esta buña se rellenará con selladores específicos para juntas de materiales nuevos con viejos. Para la colocación del nuevo pavimento se dispuso para protección de la membrana de impermeabilización un polietileno de 100 micrones y sobre este inmediatamente se realizó una carpeta de arena y portland de 3 cm., luego se hizo un alisado de modo de preparar la superficie para la colocación del pavimento con adhesivos impermeables, y lechada con las mismas características. b) para el tratamiento de hierros y recomposición de secciones de vigas: se picaron los revoques en su totalidad y se quitaron las zonas de hormigón en mal estado delimitando la zona a reparar mediante el corte superficial con amoladora. Esto permitió reparar y liberar las armaduras en todo su diámetro para luego limpiarlas con cepillo de acero y así

9 quitar las capas exfoliadas. Se cuantificó la perdida de sección de las armaduras a los efectos de sustituir y/o reforzar tramos; todo ello de acuerdo a la normas de anclaje para empalme de armaduras principales y estribos. Sobre las armaduras limpias se aplicó un protector contra la corrosión de aceros en estructuras de hormigón armado. Para recomponer la sección previamente se aplicó una lechada de adherencia, compuesta con arena y portland por partes iguales y como aglutinante un mejorador de morteros diluido en agua al 50% y finalmente mediante el uso de morteros específicos se completaron las secciones de los distintos elementos. El revoque se realizó con mortero de arena y portland y como terminación se usó pintura para interiores cuya formulación sea especialmente indicada para ambientes donde existe alta condensación ambiental. c) Para combatir la humedad por capilaridad (procedimiento que aún no se ha realizado) se aplicarán productos para la humedad de suelo de base cementicia, flexible e impermeable. 2.5 Estructura de hormigón para conformar fachada virtual Esta construcción de un complejo de viviendas data de En la fachada de acceso a los garajes y local de reuniones, se diseñó una estructura con fines estéticos, por encima del nivel de azotea. Figura18 y 19. A poco de su inauguración comenzaron a aparecer filtraciones en las esquinas coincidentes con el plomo de esta estructura. Figuras 20 y 21 Figura 18 Estructura vista desde el techo Figura 19 Vista desde el frente (fachada) Figura 20 Esquina izquierda vista desde la fachada Figura 21 Esquina derecha vista desde la fachada Se fueron haciendo reparaciones de azotea, las cuales no dieron resultado.

10 Realizando un estudio de esta estructura se pudo verificar que: existían fisuras a nivel del encuentro con la losa, figura 22, la membrana estaba rota en esos puntos y tampoco existía anclaje para evitar que los vientos existentes en la zona incidieran en su comportamiento. A pesar de existir un refuerzo en los pilares laterales, este no era suficiente para movimiento de la estructura debido a su altura sobre el nivel de azotea. evitar el Figura 22 Fisura más evidente Punto de fisuración La solución fue disponer un puntal estructural para evitar el movimiento. Figura 23. Este se realizó con perfiles de hierro amurados con planchuelas a la estructura existente mediante tacos de anclaje de expansión para hormigón. Para su protección se aplicó pintura usando un esmalte antioxidante que por su composición especial, creara una barrera protectora de gran resistencia y evitara una posterior oxidación, mediante un sellado hermético a la penetración de humedad y una elevada protección contra golpes y agresiones externas. Figura 23 Esquema de la estructura dispuesta Estructura conformada con perfiles de hierro para el apuntalamiento

11 TABLA RESUMEN CASOS CAUSAS MANTENIMIENTO DISEÑO DE ESTRUCTURA CONTROL EN OBRA / LLENADO DEFECTUOSO VIGA DE SOSTEN x x MURO DE CONTENCION x PILARES x LOSA DE GARAJE x FACHADA VIRTUAL x 3 Conclusión De acuerdo al cuadro resumen, se justificará la razón por la cual se determinó que la patología en cada caso es la que se indica: Viga de sostén, si verificamos que la armadura no es la apropiada, pueden presentarse dos errores: a) en la etapa de diseño estructural no se tuvo en cuenta la forma de resolver el anclaje de la aleta de sostén del revestimiento a la estructura principal; b) en la etapa de obra se pudo haber corregido pero se ejecutó de forma inadecuada. Muro de contención, el control en el llenado no fue suficiente, si bien se presupone que se siguieron las instrucciones de la memoria de obra. Si se hubiera realizado el corte del llenado en forma adecuada, las probabilidades de una filtración serían menores. Pilares, en virtud de las comprobaciones realizadas, podemos decir que estamos ante un claro caso de falta de mantenimiento. Losa de garaje, si bien es una estructura con muchos años, la causa de su deterioro es la falta de mantenimiento del patio superior y la humedad por capilaridad que se produce en el interior del garaje. Si estos puntos se hubieran cuidado seguramente el deterioro estructural no existiría o sería mucho menor. Fachada virtual, aquí se presenta un claro ejemplo de diseño defectuoso. No se tuvo en cuenta al diseñarla, la acción de los agentes climáticos especialmente el viento. Cuando la causal es la falta de mantenimiento debemos tener en cuenta que por la acción del tiempo las construcciones envejecen. Esto obliga a practicar una serie de actuaciones de diferente índole a lo largo de su vida útil, con la finalidad de prolongarla en buenas condiciones y que no tengan pérdida de valor. Debemos asociarlo a una inversión y no a un gasto, como se toma habitualmente. Si hablamos de mantenimiento es preciso diferenciar entre correctivo y preventivo. El primero es cuando se encaran acciones técnicas al detectar una falla o daño. El preventivo es cuando programamos acciones técnicas a realizar de acuerdo a la durabilidad de los elementos que componen las estructuras y los materiales que las protegen. Así como las condiciones de uso y las distintas degradaciones que los afectan.

12 Es necesario atender las causas del problema constructivo y no sólo hacer desaparecer las consecuencias, porque estamos dejando la puerta abierta para que el daño avance, lo cual significará mayores costos por tratamientos más complejos. Podemos concluir que las principales causas de las patologías se deben a: incorrecto diseño estructural, falta de control en obra y muy especialmente ausencia de mantenimiento. Si bien los agentes climáticos intervienen en los deterioros, si las estructuras tuvieran un mantenimiento adecuado, se evitarían muchos problemas 4 Referencias No hay bibliografía exclusiva para cada caso presentado, se han tomado como fuentes de información: conferencias, cursos y congresos relativos a la materia y también manuales técnicos de las empresas proveedoras de materiales usados para solucionar las patologías que permiten realizar el control de la obra de acuerdo a las estrictas especificaciones de los fabricantes.